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1、实验二 过滤实验2013 年 12 月实验二 过滤实验过滤也是给水处理的基础实验之一，被广泛地用于科研、教学、生产之中。 通过过滤实验不仅可以研究新型过滤工艺，还可以研究滤料的级配、材质、过滤 运行最佳条件等。本实验包括三个内容。滤料筛分及孔隙率测定实验实验目的（1）测定天然河砂的颗粒级配。 （2）绘制筛分级配曲线，求 d10、d80、K80。（3）按设计要求对上述河砂进行再筛选。（4）求定滤料孔隙率。（一）滤料筛分实验1、实验原理滤料级配是指将不同大小粒径的滤料按一定比例加以组合，以取得良好的过 滤效果。滤料是带棱角的颗粒，其粒径是指把滤料颗粒包围在内的球体直径（这 是一个假想直径）。在生产
2、中简单的筛分方法是用一套不同孔径的筛子筛分滤料试样，选取合适 的粒径级配。我国现行规范是以筛孔孔径 0.5mm 及 1.2mm 两种规格的筛子过筛， 取其中段。这虽然简便易行但不能反映滤料孔径的均匀程度，因此还应该考虑级 配情况。能反映级配状况的指标是通过筛分级配曲线求得的有效粒径 d10 以及 d80 和 不均匀系数K80。d10是表示通过滤料质量10%的筛孔孔径，它能反映滤料中细颗 粒尺寸，即产生水头损失的“有效”部分尺寸；d80系指通过滤料质量80%的筛 孔孔径，它能反映粗颗粒尺寸；k80为d80与d10之比，即k80= d80/ d10。k80越大 表示粗细颗粒尺寸相差越大，滤料粒径越
3、不均匀，这样的滤料对过滤及反冲均不 利。尤其是反冲时，为了满足滤料粗颗粒的膨胀要求就会使细颗粒因过大的反冲 强度而被冲走；反之，若为满足细颗粒不被冲走的要求而减小反冲强度，粗颗粒 可能因冲不起来而得不到充分清洗。故滤料需经过筛分级配。2. 实验设备与试剂（1）圆孔筛一套，直径0.15-0.9mm，筛孔尺寸如表4-5-1所示。（2）托盘天平，称量300g，感量0.1g。（ 3）烘箱。（4）带拍摇筛机，如无，则人工手摇。（5）浅盘和刷（软、硬）。（ 6） 1000mL 量筒。3. 实验步骤(1) 取样。取天然河砂300g，取样时要先将取样部位的表层铲去，然后取样。 将取样器的中的砂样洗净后放在浅盘
4、中，将浅盘置于105C恒温箱中烘干，冷至 室温备用。(2) 称取冷却后的砂样100g，选用一组筛子过筛。筛子按筛孔大小顺序排列， 砂样放在最上面的一只筛(0.9mm筛)中。(3) 将该组套筛装入摇筛机，摇筛约5min,然后将筛套取出，再按筛孔大小顺 序在洁净的浅盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总量的 0.1% 时为止。通过的砂颗粒并入下一筛号一起过筛，这样依次进行直至各筛号全部筛 完。若无摇筛机，可直接用手筛。(4) 称量在各个筛上的筛余试样的质量(精确至0.1g)。所有各筛余质量与底盆 中剩余试样质量之和与筛分前的试样总质量相比，其差值不应超过 1%。上述所求得的各项数值填入表
5、4-5-1。表 4-5-1 筛分记录表筛号筛孔孔径/mm留着筛上的砂量通过该号筛的砂量质量/g/%质量/g/%200.920.320.280179.8400.4532.432.347.747.5600.331.431.216.316.3800.29.99.86.56.41000.152.32.33.03.0砂样筛分后总质量/g99.3砂样筛分前总总量/g100 44. 实验结果整理(1) 分别计算留在各号筛筛上的筛余百分率，即各筛号上的筛余量除以试 样总质量的百分率(精确至0.1%)。(2) 计算通过各号筛的砂量百分率。(3) 根据表 4-5-1 数值，以通过筛孔的砂量百分率为纵坐标，以筛孔孔
6、径 ( mm ) 为 横 坐 标 ， 绘 制 滤 料 筛 分 级 配 曲 线 ， 如 图4-5-滤料筛分级配曲线龜孔径（mm）6图 4-5-1由图中所绘制筛分曲线上可求得d10、d80、K80。如求得的不均匀系数K80大 于设计要求，则需根据设计要求筛选滤料。由上图可得：d10= 0.25d80 = 0.91 K80 = 0.91 / 0.25 = 3.64（4）滤料的再筛选（本次试验不做此部分）。滤料的再筛选是根据在筛分曲 线上作图求得的数值进行的，方法如下。例如设计要求 d10=O.6Omm, K8O=1.80 时，则 d80=1.8OX 0.60=1.08mm，按此10 80 80 要求
7、筛选。 先自横坐标0.60mm和1.08mm两点各作一垂线与筛分曲线相交，自两点 作与横坐标相平行的两条线与右边纵坐标相交与上下两点。 再以上面之点作为新的d80，以下面之点作为新的d10，重新建立新坐标。 找出新坐标原点和 100%点，由此两点向左方做平行与横坐标的直线，并 与筛分曲线相交，在此两条平行线内所夹面积是所选滤料，其余全部筛除。（二）孔隙率测定1. 实验原理滤料孔隙率大小与滤料颗粒的形状、均匀程度及级配等有关。均匀的或形状 不规则的颗粒孔隙率大，反之则小。对于石英砂滤料，要求孔隙率为 42%左右， 如孔隙率太大将影响出水水质，孔隙率太小则影响滤速及过滤周期。孔隙率为滤料体积内空隙
8、体积所占的百分数。空隙体积等于自然状态体积与 绝对密实体积之差。孔隙率的测定要先借助比重瓶测出密度，然后经过计算求出 孔隙率。2. 试验设备与试剂（1）托盘天平，称量100g，感量0.1g。 （ 2） 100mL 量筒。（ 3 ）烘箱。4)烧杯，容量 500mL。5)浅盘、干燥器、料勺、温度计等。3. 试验步骤(1) 试样制备。将试样在潮湿状态下用四分法缩至120g左右，在105C 土 5C的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器中冷却至室温，分成两份备用。所谓四分法是将试样堆成 2cm 之圆饼，用木尺在圆饼上划一十字分为 4 份， 去掉不相邻的两份，剩下的两份试样混合重拌、再分。重复上述步骤，直至缩分
9、 后的质量略大于实验所要求的质量为止。(2) 向量筒中注入冷开水至20mL，记录水的体积(VI)。(3) 称取烘干试样50g (m )徐徐装入盛水的量筒中，直至试样全部装入为 止，量筒中水不宜太多，以免装入试样后溢出。(4) 用量筒内水将试样全部洗入水中，摇转量筒以排除气泡。静置 0.5h 后记录量筒中水面升高后的体积(V2)。至少测两个试样，取其平均值，记入表4-5-2。表 4-5-2 用量筒测滤料密度记录表刻度体积试样IIIIII平均值V /cm320.020.020.0V /cm3239.241.240.2m/g50.0050.0050.00V/cm331.032.031.54. 实验结
10、果整理( 1)求定滤料密度，按下式计算。(4-5-1)( g/cm3)式中m0试样烘干质量，g;V1水的原有体积，cm3；V2投入试样后水和试样的体积，cm3。根据实验数据得到： = 50.00/(40.2-20.0)= 2.48 g/cm3(2) 求定孔隙率。将测定密度之后的滤料放入过滤柱中，用清水过滤一段时间(15 分钟)，然后测量滤料层体积，并按下式求出滤料孔隙率()。(4-5-2)式中m烘干后滤料的质量，g;V滤料体积，cm3；滤料密度， g/cm3。根据实验数据得到： = 150.00 / (2.48*31.5) = 0.645. 主要事项1）四分法时试样不能太湿。实验二 过滤实验2
11、013 年12 月实验二 过滤实验过滤也是给水处理的基础实验之一，被广泛地用于科研、教学、生产之中。 通过过滤实验不仅可以研究新型过滤工艺，还可以研究滤料的级配、材质、过滤 运行最佳条件等。本实验包括三个内容。滤料筛分及孔隙率测定实验实验目的（1）测定天然河砂的颗粒级配。 （2）绘制筛分级配曲线，求 d10、d80、K80。（3）按设计要求对上述河砂进行再筛选。（4）求定滤料孔隙率。（一）滤料筛分实验1、实验原理滤料级配是指将不同大小粒径的滤料按一定比例加以组合，以取得良好的过 滤效果。滤料是带棱角的颗粒，其粒径是指把滤料颗粒包围在内的球体直径（这 是一个假想直径）。在生产中简单的筛分方法是用
12、一套不同孔径的筛子筛分滤料试样，选取合适 的粒径级配。我国现行规范是以筛孔孔径0.5mm及1.2mm两种规格的筛子过筛, 取其中段。这虽然简便易行但不能反映滤料孔径的均匀程度，因此还应该考虑级 配情况。能反映级配状况的指标是通过筛分级配曲线求得的有效粒径 d10 以及 d80 和 不均匀系数k80。d10是表示通过滤料质量10%的筛孔孔径，它能反映滤料中细颗 粒尺寸，即产生水头损失的“有效”部分尺寸；d80系指通过滤料质量80%的筛 孔孔径，它能反映粗颗粒尺寸；k80为d80与d10之比，即k80= d80/ d10。k80越大 表示粗细颗粒尺寸相差越大，滤料粒径越不均匀，这样的滤料对过滤及反
13、冲均不 利。尤其是反冲时，为了满足滤料粗颗粒的膨胀要求就会使细颗粒因过大的反冲 强度而被冲走；反之，若为满足细颗粒不被冲走的要求而减小反冲强度，粗颗粒 可能因冲不起来而得不到充分清洗。故滤料需经过筛分级配。2. 实验设备与试剂（1）圆孔筛一套，直径0.15-0.9mm，筛孔尺寸如表4-5-1所示。（2）托盘天平，称量300g，感量0.1g。（ 3）烘箱。（4）带拍摇筛机，如无，则人工手摇。（5）浅盘和刷（软、硬）。（ 6） 1000mL 量筒。3. 实验步骤(1) 取样。取天然河砂300g，取样时要先将取样部位的表层铲去，然后取样。 将取样器的中的砂样洗净后放在浅盘中，将浅盘置于105C恒温箱
14、中烘干，冷至 室温备用。(2) 称取冷却后的砂样100g，选用一组筛子过筛。筛子按筛孔大小顺序排列， 砂样放在最上面的一只筛(0.9mm筛)中。(3) 将该组套筛装入摇筛机，摇筛约5min,然后将筛套取出，再按筛孔大小顺 序在洁净的浅盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总量的 0.1% 时为止。通过的砂颗粒并入下一筛号一起过筛，这样依次进行直至各筛号全部筛 完。若无摇筛机，可直接用手筛。(4) 称量在各个筛上的筛余试样的质量(精确至0.1g)。所有各筛余质量与底盆 中剩余试样质量之和与筛分前的试样总质量相比，其差值不应超过 1%。上述所求得的各项数值填入表4-5-1。表 4-5-1 筛分记录表筛号筛孔孔径/mm留着筛上的砂量通过该号筛的砂量质量/g/%质量/g/%200.920.320.280179.8400.4532.432.347.747.5600.331.431.216.316.3800.29.99.86.56.41000.152.32.33.03.0砂样筛分后总质量/g99.3砂样筛分前总总
