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1、 水处理实验报告三水处理实验报告三 过滤过滤 环环 3333 班班 温轶凡温轶凡 张敬然张敬然 赵书畅赵书畅 李少咏李少咏 王韧骋王韧骋 付博亚付博亚 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少咏 王韧骋 付博亚 2 水一实验三 过滤实验 实验目的 1 熟悉滤柱实验设备和方法 2 观察不同过滤方式中滤料层的水头损失与工作时间的关系 3 观察滤柱反冲洗情况 滤料的水力筛分现象 滤料层膨胀与冲洗强度的 关系 4 观察不同滤料层的水质 了解过滤效果的渐变过程 5 掌握过滤最佳运行条件 可以尝试研究新型过滤工艺 实验原理 过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程 常
2、 用的过滤方式有砂滤 硅藻土涂膜过滤 金属丝编织物过滤等 过滤不仅去除 水中细小悬浮颗粒杂质 而且细菌病毒及有机物也会随着浊度降低而被除去 快滤池滤料层能截留粒径远比滤料孔隙小的水中杂质 主要是通过接触絮 凝作用 其次为筛滤作用和沉淀作用 为了取得良好的过滤效果 滤料应具有 一定级配 沉淀前或滤前投加混凝剂也是不错的选择 当滤速不高 清洁滤层中水流属于层流时 水头损失与滤速成正比 即二 者成直线关系 当滤速较高时 上式计算结果偏低 即水头损失增长率超过滤 速增长率 在过滤过程中 随着过滤时间的增加 滤层中悬浮颗粒的量会随之不断增 加 导致孔隙率减小滤速减小 滤层两侧压力差增大 必然导致过滤过程
3、中水 力条件的改变 使水头损失增加 过滤性能减弱 并有可能造成部分已被截留 的杂质冲出滤层而带入出水中 因此 当过滤水头损失达到最大允许水头损失 一般为 2 5 3 0m 或者 滤池出水浊度超过规定时 滤池需进行反冲洗 以排除滤层中所截留的杂质 滤池反冲洗通常采用自下而上的水流进行 在滤层孔隙中的水流剪力作用下 以及在滤料颗粒碰撞摩擦的作用下 从滤料表面脱落下来被冲洗水流带出滤 池 反冲洗强度以能保证最底层滤料膨胀即可 当反冲洗速度较大时 滤料层 完全膨胀 处于流化状态 根据滤料层前后的厚度便可求出膨胀率e 100 L L0 L0 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少咏
4、王韧骋 付博亚 3 e 值的大小直接影响了反冲洗效果 影响过滤效果的因素还有很多 诸如水质 水温 滤速 滤料尺寸 滤料 形状等 此外还有污水中悬浮物的表面性质 大小和强度等 实验材料及设备 1 过滤实验装置 2 浊度仪 3 温度计 各种玻璃器皿 实验内容 1 对照实验装置图 了解各部分构造及管路系统 2 配制原水 称量一定量的硅藻土加入两个单层滤料过滤柱 滤料都为石 英砂但粒径有别 其中粒径较粗的发生深层过滤 粒径较小的迅速在表面形 成泥饼 成为表面过滤 的水箱 搅拌均匀后取原水水样 测量浊度并记录 称量一定量的硅藻土加入双层滤料过滤柱的水箱 同样操作 3 确保反冲洗阀门关闭后 进行过滤实验
5、将三个过滤柱的进水阀同时打 开 然后启动水泵 调节出水流量 控制滤速在 10m h 左右 分别记录初始 压力传感器数据及出水浊度 4 每隔 5 或 10 分钟 分别记录过滤柱的压力传感器数据 并从过滤出水阀 取取样 每次约 20 mL 测量出水浊度并记录 取水样前要先排出取样管中 的积水约 10 mL 左右 5 运行至某些点测压管水头明显发生变化后 即可结束 关闭泵及滤柱进 出水阀 进行反冲洗 6 分别计算各滤速过滤时 滤料层的水头损失 并绘制滤料层水头损失 出水浊度与工作时间的关系曲线 比较不同滤速下滤料的过滤效果 原始实验数据 1 单层滤料深层单层滤料深层过滤过滤 1 1 实验基本数据 过
6、滤方式 滤柱直径 mm 断面面积 m 2 滤料 流量 L min 滤速 m h 原 水 浊 度 NTU 单层滤料 100 0 007854 石 英 砂1 30 10 185 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少咏 王韧骋 付博亚 4 等水头过滤 850mm 压力传感器间距 自上而下 单位 mm A B 300 B C 100 C D 200 D E 250 E F 300 1 2 过滤周期的测定数据 时 间 min 压力传感器读数 m 出水浊度 NTU A 点 B 点 C 点 D 点 E 点 F 点 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 值 0 0 850 1 15
7、2 1 231 1 500 1 664 1 822 188 172 195 185 10 0 857 1 150 1 221 1 492 1 656 1 814 21 0 21 6 21 6 21 4 20 0 854 1 145 1 221 1 491 1 655 1 809 26 2 25 9 26 3 26 1 30 0 852 1 129 1 204 1 473 1 635 1 785 28 7 27 9 28 5 28 4 40 0 850 1 070 1 141 1 410 1 572 1 730 24 6 25 0 27 2 25 6 50 0 851 0 779 0 856 1
8、 137 1 302 1 440 20 0 21 5 20 2 20 6 60 0 858 0 409 0 470 0 809 0 945 1 089 14 4 10 6 10 4 11 8 2 双层滤料深层双层滤料深层过滤过滤 2 1 实验基本数据 过滤方式 滤柱直 径 mm 断 面 面 积 m 2 滤料 流量 L h 滤速 m h 原水浊度 NTU 双层滤料 等水头过滤 100 0 007854 活性炭 400mm 石英砂 400mm 78 54 10 245 3 压力传感器间距 自上而下 单位 mm A B 300 B C 100 C D 200 D E 250 E F 300 2 2
9、过滤周期的测定数据 时 间 min 压力传感器读数 m 出水浊度 NTU A 点 B 点 C 点 D 点 E 点 F 点 第一 次 第二 次 第三 次 平均 值 0 0 838 1 135 1 227 1 410 1 619 1 850 10 0 846 1 136 1 227 1 409 1 618 1 851 42 8 46 8 43 2 44 3 20 0 841 1 135 1 229 1 411 1 619 1 843 51 1 54 9 53 1 53 0 30 0 844 1 138 1 228 1 403 1 605 1 838 56 3 61 7 63 5 60 5 40 0
10、 844 1 138 1 229 1 409 1 615 1 846 64 9 72 3 67 1 68 1 50 0 842 1 138 1 228 1 406 1 603 1 834 84 6 76 3 77 8 79 6 60 0 843 1 140 1 227 1 403 1 602 1 837 81 5 94 8 83 9 86 7 70 0 847 1 141 1 231 1 406 1 609 1 839 84 4 90 1 91 8 88 8 80 0 844 1 138 1 229 1 403 1 597 1 828 94 0 107 95 0 98 7 3 单层滤料表面过滤
11、单层滤料表面过滤 3 1 实验基本数据 过滤方式 滤 柱 直断面面积 m 2 滤料 流量 滤速 原水浊度 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少咏 王韧骋 付博亚 5 径 mm L min m h NTU 单层滤料 等水头过滤 100 0 007854 石英砂 1 30 10 136 3 2 过滤周期的测定数据 时间 min 压力传感器读数 m 出水浊度 NTU 过滤流量 L min A 点 B 点 C 点 D 点 E 点 F 点 0 0 859 1 033 1 085 1 205 1 341 1 566 2 73 1 3 15 0 855 0 221 0 287 0 44
12、3 0 611 0 841 6 77 0 9 25 0 853 0 043 0 026 0 199 0 374 0 626 1 04 0 7 30 0 855 0 097 0 020 0 149 0 327 0 584 0 35 0 55 实验数据处理及分析实验数据处理及分析 1 过滤过程水头损失过滤过程水头损失 1 1 单层滤料深层单层滤料深层过滤过滤 作各采样点水头随时间的变化曲线 如图 1 所示 图 1 各采样点水头随时间的变化曲线 由图 1 可看出 单层滤料深层过滤时在前 30min 内各高度的水头变化不明 显 30min 之后除 A 外的各点水头开始略有下降 而在 40min 以后除
13、 A 外其余 各点的水头开始大幅下降 且下降幅度相近 A 点水头代表滤柱水深 因为是 等水头过滤维持水深不变 故 A 点水头不变 AB BC CD 点水头差代表着滤 料的水头损失 DE EF 点水头差代表着承托层水头损失 除 A 外各个测点 都 在滤料层内 的水头都随时间增加而略有变小 原因是随着过滤过程的进行 滤 0 0 5 1 1 5 2 0102030405060 单层滤料深层过滤 压力传感器读数 m A点压力传感器读数 m B点 压力传感器读数 m C点压力传感器读数 m D点 压力传感器读数 m E点压力传感器读数 m F点 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少
14、咏 王韧骋 付博亚 6 料层中各个高度截留的颗粒物增多 滤料层的阻力变大 水头损失增大 40min 后 BCDEF 的水头大幅下降 即滤料层的水头损失大幅上升 分析原因可能是被 截留颗粒物过多 没有深入滤料深处而是在滤料表面形成了滤饼层 深层过滤转 化为表面过滤 大幅增大了滤料的阻力 使水头损失大大增加 过滤周期结束 需要停止过滤进行反冲洗 由图中 B F 点可以看出 同一时间 总是滤料层下部点的水头低于上部的 点 因为通过越多的滤料层 水头损失越多 为作出采样点间水头损失随时间变化的曲线 需要先计算出不同时刻两个 相邻采样点的水头损失 见表 1 表 1 滤料层水头损失计算表 时间 min h
15、AB m hBC m hCD m hDE m hEF m 0 0 002 0 021 0 069 0 086 0 142 10 0 007 0 029 0 071 0 086 0 142 20 0 009 0 024 0 07 0 086 0 146 30 0 023 0 025 0 069 0 088 0 15 40 0 08 0 029 0 069 0 088 0 142 50 0 372 0 023 0 081 0 085 0 162 60 0 749 0 039 0 139 0 114 0 156 注 A B 间水头损失为 A 点水头 AB 间高差 B 点水头 其余类推 由此可作出两相
16、邻采样点之间水头损失随时间变化的曲线 如图 2 所示 图 2 两相邻采样点之间水头损失随时间变化曲线 从图 2 可以看出在正常过滤阶段 水头损失EF DE BC AB CD 说明 在该滤速下过滤 30 分钟时 过滤的水头损失主要来源于承托层 DE 和 EF 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0102030405060 水头损失 m 时间 min 单层滤料深层过滤 ABBCCDDEEF 水处理实验报告 第 14 组 温轶凡 张敬然 赵书畅 李少咏 王韧骋 付博亚 7 BC AB CD 的水头损失很接近且近乎为 0 说明滤柱在正常过滤阶段滤料层的 水头损失较少 而 CD 段的水头损失为负 可能是因为 C 点和 D 点一个在承托 层 一个在滤料层 中间的过渡区颗粒分布松散 阻力减小 可能导致水流速度 瞬间增大 30min 以后 AB 段的水头损失随时间迅速增加 其余各段有小波动 AB 反映 的是滤料层表面的水头损失 分析原因可能是由于滤速较快 大量颗粒由于惯性 作用被滤料表层截留 而没能深入滤料深层 在 30min 后形成了表面滤饼层 过 滤
