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1、. 环境工程原理实验报告专业_学 号：课程名称： 环境工程原理 指导环境与资源学院2015年 12 月 26日1.板框压滤机过滤实验1.1实验目的1熟悉板框过滤机的结构和操作方法； 2测定在恒压过滤操作时的过滤常数； 3掌握过滤问题的简化工程处理方法。1.2实验原理1.2.1过滤原理过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质滤布和滤渣,使悬浮液中的固、液得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动,所不同的是,该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作可分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时,过滤介质两侧的压差维持不变,则单位时间通过过滤介质的滤液量会不断下降
2、。过滤速率基本方程的一般形式为：恒压过滤时,对上式积分可得：对上式微分可得：该式表明d/dqq为直线,其斜率为2/K,截距为2qe /K,为便于测定数据计算速率常数,可用/q替代d/dq,则上式可写成：将/q对q标绘q取各时间间隔的平均值,在正常情况下,各点均应在同一直线上,直线的斜率为2/K=a/b,截距为2qe/K=c,由此可求出K和qe。1.2.2板框压滤机结构及运作板框压滤机主要结构见图1-1组成：1机架：机架是压滤机的基础部件,两端是止推板和压紧头,两侧的大梁将二者连执着起来,大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。a、止推板：它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上,厢式压滤机的止推板中间是
3、进料孔,四个角还有四个孔,上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口,下两角为出口暗流结构还是滤液出口 b、压紧板：用以压紧滤板滤框,两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。c、大梁：是承重构件,根据使用环境防腐的要求,可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆。 2压紧机构：手动压紧、机械压紧、液压压紧。a、手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧。 b、机械压紧：压紧机构由电动机配置先进的过载保护器减速器、齿轮付、丝杆和固定螺母组成。压紧时,电动机正转,带动减速器、齿轮付,使丝杆在固定丝母中转动,推动压紧板将滤板、滤框压紧。当压紧力越来越大时,电机负载电流增大,当大到保
4、护器设定的电流值时,达到最大压紧力,电机切断电源,停止转动,由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角,能可靠地保证工作过程中的压紧状态,退回时,电机反转,当压紧板上的压块,触压到行程开关时退回停止。 c、液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连。 3过滤机构：过滤机构由滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成,滤板两侧由滤布包覆,需配置压榨隔膜时,一组滤板由隔膜板和侧板组成。隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜,隔膜外边包覆着滤布,侧板即普通的滤板。物料从止推板上的时料孔进入各滤室,固体颗粒因其粒径大于过滤介质的孔径被截留在滤室里,滤液则从滤板下方的出液孔流出。滤饼需要榨干时,
5、除用隔膜压榨外,还可用压缩空气或蒸气,从洗涤口通入,气流冲去滤饼中的水份,以降低滤饼的含水率。图1-1 板框压滤机结构运作方式：由供料泵将悬浮液压入滤室,在滤布上形成滤渣,直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道,集中排出。过滤完毕,可通入清洗涤水洗涤滤渣。洗涤后,有时还通入压缩空气,除 去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣,清洗滤布,重新压紧板、框,开始下一工作循环。 板框压滤机对于滤渣压缩性大或近于不可压缩的悬浮液都能适用。适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为10%以下,操作压力一般为0.30.6兆帕,特殊 的可达3兆帕或更高。过滤面积可以随所用的板框数目增减。板框通常为正方形
6、,滤框的边长为 3202000毫米,框厚为1680毫米,过滤面积为11200米2。板与框用手动螺旋、电动螺旋和液压等方式压紧。板和框用木材、铸铁、铸钢、不 锈钢、聚丙烯和橡胶等材料制造。1.3操作步骤如图1-2所示,板式压滤机操作主要有如下三个步骤。第一步压紧：压滤机操作前须进行整机检查：查看滤布有无打折或重叠现象,电源是否已正常连接。检查后即可进行压紧操作,首先按一下启动按钮,油泵开始工作,然后再按一下压紧按钮,活塞推动压紧板压紧,当压紧力到达调定高点压力后,液压系统自动跳停。图1-2 板框压滤机基本操作流程图第二步进料：当压滤机压紧后,即可进行进料操作：开启进料泵,并缓慢开启进料阀门,进料
7、压力逐渐升高至正常压力。这时观察压滤机出液情况和滤板间的渗漏情况,过滤一段时间后压滤机出液孔出液量逐渐减少,这时说明滤室滤渣正在逐渐充满,当出液口不出液或只有很少量液体时,证明滤室滤渣已经完全充满形成滤饼。如需要对滤饼进洗涤或风干操作,即可随后进行,如不需要洗涤或风干操作即可进行卸饼操作。 第三步洗涤或风干：压滤机滤饼充满后,关停进料泵和进料阀门。开起洗涤泵或空压机,缓慢开启进洗液或进风阀门,对滤饼进 行洗涤或风干。操作完成后,关闭洗液泵或空压机及其阀门,即可进行卸饼操作。第四步卸饼：首先关闭进料泵和进料阀门、进洗液或进风装置和阀门,然后按住操作面板上的松开按钮,活塞杆带动压紧板退回,退至合适
8、位置后,放开按住的松开按钮,人工逐块拉动滤板卸下滤饼,同时清理粘在密封面处的滤渣,防止滤渣夹在密封面上影响密封性能,产生渗漏现象,至此一个操作周期完毕。1.4 分析与讨论1.4.1在使用板框压滤机是,为什么初期滤液是浑浊的？答： 板框压滤机所采用的过滤方式其机理是滤饼过滤,是使用织物、多孔材料或膜作为过滤介质,过滤介质只是起着支撑滤饼的作用,随滤饼的形成真正起过滤介质作用的是滤饼本身。在过滤初期,滤饼没有形成,而部分小颗粒可以进入甚至穿过介质的小孔,因此,初期滤液是浑浊的。1.4.2滤浆浓度和过滤压强对K值有什么影响？答：K=2kp,s为滤屏压缩性指数,对不可压缩滤饼,s=0.。k=1/rc,
9、为滤液黏度,r为比阻,c为浓度。 所以一般地讲,滤浆浓度越大,过滤常数K越小,滤浆浓度越小,K越大。 过滤压强p越大,过滤常数K也越大,反之则越小。1.4.3当操作压强增加一倍,其K值是否也增加1倍？要得到同样的滤液量,其过滤时间是否缩短了1半？ 答： 对不可压缩滤饼,当操作压强增加一倍,其K值也增加1倍。由恒压过滤公式：q22qqeKt可得,保持同样的滤液量,其过滤时间缩短了一半。2.活性炭吸附实验2.1实验目的1通过实验埋解沾性炭对污染物的吸附去除2掌握用静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法2.2实验原理活性炭吸附是目前国外应用比较多的一种水处理手段。由于活性炭对水部分污染物都有较好的吸附
10、作用,因此,活性炭吸附应用于水处理时往往具有出水水质稳定,适用于多种污水的优点。活性炭吸附常用来处理某些工业废水,在有些特殊情况下也用于水处理。 活性炭吸附利用活性炭固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用,达到净化水质的目的。活性炭的吸附作用产生于两个方面,一是物理吸附,指的是活性炭表面的分子受到不平衡的力,而使其他分子吸附于其表面上；另一个是化学吸附,指活性炭与被吸附物质之间的化学作用。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。当活性炭在溶液中的吸附和解析处于动态平衡状态时,成为吸附平衡,此时,被吸附的物质的溶液中的浓度和再活性炭表面的浓度均不再变化,而此时被吸附的物质在溶液中的浓度成为平衡
11、浓度,活性炭的吸附能力以吸附容量q表示,即：式中： q活性炭吸附量,即单位质量的吸附剂所吸附的物质量mg/g； V污水体积L；C0,C为吸附前原水和吸附平衡时污水中的物质的质量浓度g/L； M活性炭投加量g。 在温度一定的条件下,活性炭的吸附量q与吸附平衡时的质量浓度C之间关系曲线称为吸附等温线。在水处理工艺中,通常用Freundlich吸附等温线来表示活性炭吸附性能。其数学表达式为： = 式中： K与吸附比表面积、温度有关的系数；n与温度有关的常数；q活性炭吸附量,即单位质量的吸附剂所吸附的物质量mg/gC吸附平衡时污水中的物质的质量浓度g/L。K,n求法是通过间歇式活性炭吸附实验测得q,c
12、相应之值,将上式取对数后变换为下式：相应值绘在双对数坐标上,所得直线斜率为1/n,截距为K。将q、C相应值点绘在双对数坐标纸上,所得直线的斜率为1/n,截距则为K,如下图：2.3实验设备及用具1恒温振荡器一台 212个三角瓶500ml3COD测定器 4活性炭粉末 5废水2.4步骤及记录1 在6个250mL的锥形瓶中分别投加0mg、100mg、200mg、300mg、400mg、500mg粉状活性炭。2 在每个三角烧瓶中投加150ml废水,3 测定水温,将三角烧瓶放在15振荡器上振荡30min,基本可达到吸附平衡,停止振荡。48000r/min离心10分钟后取3mL 上清液,加入1mL 0.50
13、0moL/L重铬酸钾,6mL硫酸银-硫酸混合液,在167.8的消解仪上消解15分钟。5 静置15min,吸取上清液。测定COD值,记录实验数据,求出吸附量q。2.5实验结果整理实验记录数据如表2-1表2-1 活性炭吸附试验原始数据表序号样品详情吸光度#消解组空白对照0.0110无活性炭投加0.2261投加100g活性炭0.232投加200g活性炭0.2163投加300g活性炭0.0764投加400g活性炭0.059因消解组空白对照组的吸光度不为0,因此,各组需要减去消解组空白对照所得吸光度,由标准曲线图2-1可以分析得到各自吸光度所对应的COD值,详见表2-2。图2-1 COD高量程标准曲线而
14、q为单位质量的吸附剂所吸附的物质量,因此根据吸附前后COD值的变化和所加废水的量可求得各组对应的活性炭吸附量,详见表2-2。表2-2 活性炭吸附处理数据表序号吸光度AbsCODmg/LCOD去除值mg/L活性炭吸附量qmg/kg00.215678.0 -10.219691.3 -13.3-19.9520.205644.7 33.324.9830.065178.0 500.0250.0040.048121.3 556.7208.7650.092268.0 410.0123.00实验中,加入100mg活性炭的样品所计算出的q若为负值,说明活性炭明显的吸附了溶剂,因此,只能舍去此值。根据Freundlich变形公式,可求出lgC与lgq数值详见表2-3,并画出等温曲线图图2-2.表2-3 Freundlich拟合所用的lgC与lgq数据表序号CODmg/L活性炭吸附量qmg/kglnqlnC2644.724.983.21816.46883178.0250.005.52155.18184121.3208.765.33754.79835268.0123.00
