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1、環(huán)境工程原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 課程名稱: 環(huán)境工程原理 指導(dǎo)教師: 環(huán)境與資源學(xué)院2015年 12 月 26日1.板框壓濾機(jī)過濾實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)熟悉板框過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作方法; (2)測(cè)定在恒壓過濾操作時(shí)的過濾常數(shù); (3)掌握過濾問題的簡(jiǎn)化工程處理方法。1.2實(shí)驗(yàn)原理1.2.1過濾原理過濾是利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)(濾布和濾渣),使懸浮液中的固、液得到分離的單元操作。過濾操作本質(zhì)上是流體通過固體顆粒床層的流動(dòng),所不同的是,該固體顆粒床層的厚度隨著過濾過程的進(jìn)行不斷增加。過濾操作可分為恒壓過濾和恒速過濾。當(dāng)恒壓操作時(shí),過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓差維持不變,則
2、單位時(shí)間通過過濾介質(zhì)的濾液量會(huì)不斷下降。過濾速率基本方程的一般形式為:恒壓過濾時(shí),對(duì)上式積分可得:對(duì)上式微分可得:該式表明d/dqq為直線,其斜率為2/K,截距為2qe /K,為便于測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算速率常數(shù),可用/q替代d/dq,則上式可寫成:將/q對(duì)q標(biāo)繪(q取各時(shí)間間隔內(nèi)的平均值),在正常情況下,各點(diǎn)均應(yīng)在同一直線上,直線的斜率為2/K=a/b,截距為2qe/K=c,由此可求出K和qe。1.2.2板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)作板框壓濾機(jī)主要結(jié)構(gòu)(見圖1-1)組成:(1)機(jī)架:機(jī)架是壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件,兩端是止推板和壓緊頭,兩側(cè)的大梁將二者連執(zhí)著起來(lái),大梁用以支撐濾板、濾框和壓緊板。a、止推板:它與支座連接
3、將壓濾機(jī)的一端坐落在地基上,廂式壓濾機(jī)的止推板中間是進(jìn)料孔,四個(gè)角還有四個(gè)孔,上兩角的孔是洗滌液或壓榨氣體進(jìn)口,下兩角為出口(暗流結(jié)構(gòu)還是濾液出口) b、壓緊板:用以壓緊濾板濾框,兩側(cè)的滾輪用以支撐壓緊板在大梁的軌道上滾動(dòng)。c、大梁:是承重構(gòu)件,根據(jù)使用環(huán)境防腐的要求,可選擇硬質(zhì)聚氯乙烯、聚丙烯、不銹鋼包覆或新型防腐涂料等涂覆。 (2)壓緊機(jī)構(gòu):手動(dòng)壓緊、機(jī)械壓緊、液壓壓緊。a、手動(dòng)壓緊:是以螺旋式機(jī)械千斤頂推動(dòng)壓緊板將濾板壓緊。 b、機(jī)械壓緊:壓緊機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)(配置先進(jìn)的過載保護(hù)器)減速器、齒輪付、絲桿和固定螺母組成。壓緊時(shí),電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),帶動(dòng)減速器、齒輪付,使絲桿在固定絲母中轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)壓緊板
4、將濾板、濾框壓緊。當(dāng)壓緊力越來(lái)越大時(shí),電機(jī)負(fù)載電流增大,當(dāng)大到保護(hù)器設(shè)定的電流值時(shí),達(dá)到最大壓緊力,電機(jī)切斷電源,停止轉(zhuǎn)動(dòng),由于絲桿和固定絲母有可靠的自鎖螺旋角,能可靠地保證工作過程中的壓緊狀態(tài),退回時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn),當(dāng)壓緊板上的壓塊,觸壓到行程開關(guān)時(shí)退回停止。 c、液壓壓緊:液壓壓緊機(jī)構(gòu)的組成由液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及活塞桿與壓緊板連。 (3)過濾機(jī)構(gòu):過濾機(jī)構(gòu)由濾板、濾框、濾布、壓榨隔膜組成,濾板兩側(cè)由濾布包覆,需配置壓榨隔膜時(shí),一組濾板由隔膜板和側(cè)板組成。隔膜板的基板兩側(cè)包覆著橡膠隔膜,隔膜外邊包覆著濾布,側(cè)板即普通的濾板。物料從止推板上的時(shí)料孔進(jìn)入各濾室,固體顆粒因其粒徑大于過濾介質(zhì)
5、的孔徑被截留在濾室里,濾液則從濾板下方的出液孔流出。濾餅需要榨干時(shí),除用隔膜壓榨外,還可用壓縮空氣或蒸氣,從洗滌口通入,氣流沖去濾餅中的水份,以降低濾餅的含水率。圖1 -1 板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)作方式:由供料泵將懸浮液壓入濾室,在濾布上形成濾渣,直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道,集中排出。過濾完畢,可通入清洗滌水洗滌濾渣。洗滌后,有時(shí)還通入壓縮空氣,除 去剩余的洗滌液。隨后打開壓濾機(jī)卸除濾渣,清洗濾布,重新壓緊板、框,開始下一工作循環(huán)。 板框壓濾機(jī)對(duì)于濾渣壓縮性大或近于不可壓縮的懸浮液都能適用。適合的懸浮液的固體顆粒濃度一般為10%以下,操作壓力一般為0.30.6兆帕,特殊
6、的可達(dá)3兆帕或更高。過濾面積可以隨所用的板框數(shù)目增減。板框通常為正方形,濾框的內(nèi)邊長(zhǎng)為 3202000毫米,框厚為1680毫米,過濾面積為11200米2。板與框用手動(dòng)螺旋、電動(dòng)螺旋和液壓等方式壓緊。板和框用木材、鑄鐵、鑄鋼、不 銹鋼、聚丙烯和橡膠等材料制造。1.3操作步驟如圖1-2所示,板式壓濾機(jī)操作主要有如下三個(gè)步驟。第一步壓緊:壓濾機(jī)操作前須進(jìn)行整機(jī)檢查:查看濾布有無(wú)打折或重疊現(xiàn)象,電源是否已正常連接。檢查后即可進(jìn)行壓緊操作,首先按一下“啟動(dòng)”按鈕,油泵開始工作,然后再按一下“壓緊”按鈕,活塞推動(dòng)壓緊板壓緊,當(dāng)壓緊力到達(dá)調(diào)定高點(diǎn)壓力后,液壓系統(tǒng)自動(dòng)跳停。 圖1-2 板框壓濾機(jī)基本操作流程圖
7、第二步進(jìn)料:當(dāng)壓濾機(jī)壓緊后,即可進(jìn)行進(jìn)料操作:開啟進(jìn)料泵,并緩慢開啟進(jìn)料閥門,進(jìn)料壓力逐漸升高至正常壓力。這時(shí)觀察壓濾機(jī)出液情況和濾板間的滲漏情況,過濾一段時(shí)間后壓濾機(jī)出液孔出液量逐漸減少,這時(shí)說明濾室內(nèi)濾渣正在逐漸充滿,當(dāng)出液口不出液或只有很少量液體時(shí),證明濾室內(nèi)濾渣已經(jīng)完全充滿形成濾餅。如需要對(duì)濾餅進(jìn)洗滌或風(fēng)干操作,即可隨后進(jìn)行,如不需要洗滌或風(fēng)干操作即可進(jìn)行卸餅操作。 第三步洗滌或風(fēng)干:壓濾機(jī)濾餅充滿后,關(guān)停進(jìn)料泵和進(jìn)料閥門。開起洗滌泵或空壓機(jī),緩慢開啟進(jìn)洗液或進(jìn)風(fēng)閥門,對(duì)濾餅進(jìn) 行洗滌或風(fēng)干。操作完成后,關(guān)閉洗液泵或空壓機(jī)及其閥門,即可進(jìn)行卸餅操作。第四步卸餅:首先關(guān)閉進(jìn)料泵和進(jìn)料閥門
8、、進(jìn)洗液或進(jìn)風(fēng)裝置和閥門,然后按住操作面板上的“松開”按鈕,活塞桿帶動(dòng)壓緊板退回,退至合適位置后,放開按住的“松開”按鈕,人工逐塊拉動(dòng)濾板卸下濾餅,同時(shí)清理粘在密封面處的濾渣,防止濾渣夾在密封面上影響密封性能,產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象,至此一個(gè)操作周期完畢。1.4 分析與討論1.4.1在使用板框壓濾機(jī)是,為什么初期濾液是渾濁的?答: 板框壓濾機(jī)所采用的過濾方式其機(jī)理是濾餅過濾,是使用織物、多孔材料或膜作為過濾介質(zhì),過濾介質(zhì)只是起著支撐濾餅的作用,隨濾餅的形成真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅本身。在過濾初期,濾餅沒有形成,而部分小顆粒可以進(jìn)入甚至穿過介質(zhì)的小孔,因此,初期濾液是渾濁的。1.4.2濾漿濃度和過濾壓強(qiáng)
9、對(duì)K值有什么影響?答:K=2k·p(1-s),s為濾屏壓縮性指數(shù),對(duì)不可壓縮濾餅,s=0.。k=1/(rc),為濾液黏度,r為比阻,c為濃度。 所以一般地講,濾漿濃度越大,過濾常數(shù)K越小,濾漿濃度越小,K越大。 過濾壓強(qiáng)p越大,過濾常數(shù)K也越大,反之則越小。1.4.3當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍,其K值是否也增加1倍?要得到同樣的濾液量,其過濾時(shí)間是否縮短了1半? 答: 對(duì)不可壓縮濾餅,當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍,其K值也增加1倍。由恒壓過濾公式:q22qqeKt可得,保持同樣的濾液量,其過濾時(shí)間縮短了一半。2.活性炭吸附實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)通過實(shí)驗(yàn)埋解沾性炭對(duì)污染物的吸附去除(2)掌握用靜態(tài)吸附
10、法確定活性炭等溫吸附式的方法2.2 實(shí)驗(yàn)原理 活性炭吸附是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較多的一種水處理手段。由于活性炭對(duì)水中大部分污染物都有較好的吸附作用,因此,活性炭吸附應(yīng)用于水處理時(shí)往往具有出水水質(zhì)穩(wěn)定,適用于多種污水的優(yōu)點(diǎn)?;钚蕴课匠S脕?lái)處理某些工業(yè)廢水,在有些特殊情況下也用于水處理。 活性炭吸附利用活性炭固體表面對(duì)水中一種或多種物質(zhì)的吸附作用,達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?;钚蕴康奈阶饔卯a(chǎn)生于兩個(gè)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;另一個(gè)是化學(xué)吸附,指活性炭與被吸附物質(zhì)之間的化學(xué)作用?;钚蕴康奈绞巧鲜鰞煞N吸附綜合作用的結(jié)果。當(dāng)活性炭在溶液中的吸附和解析
11、處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí),成為吸附平衡,此時(shí),被吸附的物質(zhì)的溶液中的濃度和再活性炭表面的濃度均不再變化,而此時(shí)被吸附的物質(zhì)在溶液中的濃度成為平衡濃度,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,即單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)量(mg/g); V污水體積(L); C0,C為吸附前原水和吸附平衡時(shí)污水中的物質(zhì)的質(zhì)量濃度(g/L); M活性炭投加量(g)。 在溫度一定的條件下,活性炭的吸附量q與吸附平衡時(shí)的質(zhì)量濃度C之間關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。在水處理工藝中,通常用Freundlich吸附等溫線來(lái)表示活性炭吸附性能。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: = 式中: K與吸附比表面積、溫度有關(guān)的系數(shù); n與溫
12、度有關(guān)的常數(shù); q活性炭吸附量,即單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)量(mg/g)C吸附平衡時(shí)污水中的物質(zhì)的質(zhì)量濃度(g/L)。 K,n求法是通過間歇式活性炭吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得q,c相應(yīng)之值,將上式取對(duì)數(shù)后變換為下式:相應(yīng)值繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上,所得直線斜率為1/n,截距為K。將q、C相應(yīng)值點(diǎn)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,所得直線的斜率為1/n,截距則為K,如下圖:2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具1)恒溫振蕩器一臺(tái) 2)12個(gè)三角瓶500ml3)COD測(cè)定器 4)活性炭粉末 5)廢水2.4步驟及記錄1) 在6個(gè)250mL的錐形瓶中分別投加0mg、100mg、200mg、300mg、400mg、500mg粉狀活性炭。2) 在每個(gè)三
13、角燒瓶中投加150ml廢水,3) 測(cè)定水溫,將三角燒瓶放在15振蕩器上振蕩30min,基本可達(dá)到吸附平衡,停止振蕩。4)8000r/min離心10分鐘后取3mL 上清液,加入1mL 0.500moL/L重鉻酸鉀,6mL硫酸銀-硫酸混合液,在167.8的消解儀上消解15分鐘。5) 靜置15min,吸取上清液。測(cè)定COD值,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),求出吸附量q。2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如表2-1表2-1 活性炭吸附試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表序號(hào)樣品詳情吸光度#消解組空白對(duì)照0.0110無(wú)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
14、0.059因消解組空白對(duì)照組的吸光度不為0,因此,各組需要減去消解組空白對(duì)照所得吸光度,由標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2-1)可以分析得到各自吸光度所對(duì)應(yīng)的COD值,詳見表2-2。圖2-1 COD高量程標(biāo)準(zhǔn)曲線而q為單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)量,因此根據(jù)吸附前后COD值的變化和所加廢水的量可求得各組對(duì)應(yīng)的活性炭吸附量,詳見表2-2。表2-2 活性炭吸附處理數(shù)據(jù)表序號(hào)吸光度(Abs)COD(mg/L)COD去除值(mg/L)活性炭吸附量q(mg/kg)00.215678.0 -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實(shí)驗(yàn)中,加入100mg活性炭的樣品所計(jì)算出的q若為負(fù)值,說明活性炭明顯的吸附了溶劑,因此,只能舍去此值。根據(jù)Freundlich變形公式,可求出lgC與lgq數(shù)值(詳見表2-3),并畫出等溫曲線圖(圖2-2).表2-3 Freundlich擬合所用
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