环境工程原理实验报告.docx
《环境工程原理实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境工程原理实验报告.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
环境工程原理实验报告
环境工程原理
实验报告
专业班级：
姓名：
学号：
课程名称：
环境工程原理
指导教师：
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。
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dτ/dq～q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Δτ/Δq替代dτ/dq，则上式可写成：
将Δτ/Δq对q标绘（q取各时间间隔内的平均值），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，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0.3～0.6兆帕，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，滤框的内边长为320～2000毫米，框厚为16～80毫米，过滤面积为1～1200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，这时说明滤室内滤渣正在逐渐充满，当出液口不出液或只有很少量液体时，证明滤室内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=2k·Δp^（1-s），s为滤屏压缩性指数，对不可压缩滤饼，s=0.。
k=1/（μrc），μ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Δp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：
q2＋2qqe＝Kt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内外应用比较多的一种水处理手段。
由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，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/g）
C——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
2）12个三角瓶500ml
3）COD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。
4）8000r/min离心10分钟后取3mL上清液，加入1mL0.500moL/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
0.011
0
无活性炭投加
0.226
1
投加100g活性炭
0.23
2
投加200g活性炭
0.216
3
投加300g活性炭
0.076
4
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2-1COD高量程标准曲线
而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（Abs）
COD（mg/L）
COD去除值（mg/L）
活性炭吸附量q（mg/kg）
0
0.215
678.0
-
-
1
0.219
691.3
-13.3
-19.95
2
0.205
644.7
33.3
24.98
3
0.065
178.0
500.0
250.00
4
0.048
121.3
556.7
208.76
5
0.092
268.0
410.0
123.00
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2-3Freundlich拟合所用的lgC与lgq数据表
序号
COD（mg/L）
活性炭吸附量q（mg/kg）
lnq
lnC
2
644.7
24.98
3.2181
6.4688
3
178.0
250.00
5.5215
5.1818
4
121.3
208.76
5.3375
4.7983
5
268.0
123.00
4.8122
5.5910
图2-2Freundlich等温吸附线
由图2-2可知，拟合直线的斜率为-1.3863，截距为12.361，lgq与lgC曲线的直线拟合相关系数为：
R2=0.9003，相关性不算很好。
升级会员 