过滤-反冲洗实验.pdf

25 实验四 过滤反冲洗实验 实验四 过滤反冲洗实验 实验项目性质 综合性 所属课程名称 水污染控制工程 实验项目性质 综合性 所属课程名称 水污染控制工程 实验计划学时 12实验计划学时 12 1 实验目的 1 实验目的 1 了解过滤设备的组成与构造 2 观察过滤及反冲洗现象 了解过滤及反冲洗原理 3 掌握实验的操作方法 4 掌握滤池主要技术参数的测定方法 2 实验内容及原理 2 实验内容及原理 过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质 从而使水达到澄清的工 艺过程 过滤是水中悬浮颗粒与滤料颗粒间黏附作用的结果 黏附作用主要决定于滤料 和水中颗粒的表面物理化学性质 当水中颗粒迁移到滤料表面上时 在范德华引力和静 电引力以及某些化学键和特殊的化学吸附力作用下 他们黏附到滤料颗粒的表面上 此 外 某些絮凝剂的架桥作用也同时存在 经研究表明 过滤主要还是悬浮颗粒与滤料颗 粒经过迁移和黏附过程来完成去除水中杂质的过程 3 实验仪器设备和试剂 3 实验仪器设备和试剂 1 过滤与反冲洗实验装置见图 1 2 酸度计 3 浊度计 4 烧杯 200mL 5 硫酸铝 质量分数 1 6 聚合氯化铝 质量分数 1 7 聚合氯化铁 质量分数 1 8 三氯化铁 质量分数 1 9 聚丙烯酰胺 质量分数 0 1 4 实验方法及操作步骤 4 实验方法及操作步骤 在实验中要控制滤料层上的工作深度保持不变 仔细观察绒粒 微絮凝体 进入滤料 层深度及绒粒在滤料层中的分布情况 1 对照工艺流程图 了解实验装置及构造 图 1 过滤及反冲洗实验装置 1 机架 2 控制面板 3 沉降管 4 液位计 5 取样管及取样阀 6 反冲洗溢流排水阀 7 过滤进水阀 8 反冲洗进水阀 9 取样放样平台 10 沉降管放空阀 11 原水箱 12 原水箱放 空阀 13 水泵 14 搅拌器 15 电磁阀 2 测量并记录原始数据 填入表 4 1 中 3 配置原水 使其浊度大致在 20 40 范围内 以最佳投药量将混凝剂投入原水 箱中 经过搅拌 开启水泵进行过滤实验 26 27 表 4 1 原始数据记录表 滤管编号 滤管直径 mm滤管面积 m2 滤管高度 m滤料名称 滤料厚度 1 2 3 4 4 每隔半小时测定或校对一次运行参数 填入表 4 2 中 表 4 2 过滤实验记录表 项目 备注 原水浊度 NTU 原水投药量 mg L 流量 L min 流速 m s 水头损失 cm 工作水深 m 绒粒穿入深度 cm 滤后水浊度 NTU 5 观察杂质绒粒进入滤层深度情况 6 不同滤管采用不同滤速进行平行实验 滤速分别为 5m h 8m h 12m h 16m h 7 反冲洗实验 a 了解实验装置 b 列表测量并记录各参数 填入表 4 3 中 c 做膨胀率 e 20 40 80 的反冲洗强度 q 的实验 d 打开反冲洗水泵 调整膨胀率 e 测出反冲洗强度值 e 测量每个反冲洗强度时 应连续测 3 次 并取平均值计算 5 实验报告记载及数据处理5 实验报告记载及数据处理 1 根据过滤实验结果 归纳出滤管的水头损失 水质 绒粒分布随过滤时间变化的 情况 在图 4 1 的坐标内绘制出水剩余浊度与时间的关系曲线图 2 在图 4 2 内绘出 h v 变化曲线 总结四根滤管不同流速与水头损失的变化规律 理解滤速 v 与水头损失 h 之间的关系 3 根据反冲洗实验记录结果 在图 4 3 的坐标系内绘制一定温度下的反冲洗强度与 膨胀率的关系曲线 并比较不同反冲洗强度下膨胀率的变化 表 4 3 滤池反冲洗实验记录表 28 原始条件 滤管编号 滤管直径 mm滤层面积 m 2 滤料名称 滤料直径 mm 滤料厚度 h m 项目 实验次数 Q L s h cm 1 h hh cm 100 h e h Q q F L s m 2 水温 e平 均 q平均 1 2 3 4 5 6 7 8 6 注意事项 6 注意事项 1 在过滤实验前 滤层中应保持一定水位 以免过滤实验时测压管中积有空气 2 反冲洗过滤时 应缓慢开启进水阀 以防滤料冲出柱外 3 反冲洗时 为了准确地量出砂层厚度 一定要在沙面稳定后再测量 并在每一个 反冲洗流量下连续测量 3 次 7 思考题 7 思考题 1 影响过滤的因素有哪些 29 2 反冲洗时应注意什么 8 参考文献 8 参考文献 附件 4 1 KL II型全自动过滤 反冲洗实验装置使用说明书 1 设备概述 1 设备概述 KL II 型全自动过滤 反冲洗实验装置是科林公司于 2004 年推出的新产品 它实质 上提供了两个实验 即 过滤实验和反冲洗实验 过滤与反冲洗是保证过滤过程能长期 高效运行的两个交替的重要作业 因此 在工业型过滤设备的运行中 也是必须用以考 察设备运行状况的实验 因此 为了使学生获得应有的训练 本产品为水处理实验室必 备的设备 2 设备特点 2 设备特点 1 本设备与传统的过滤实验设备相比 舍去了高位水箱而改用水泵恒压进水 因而 彻底改变了传统过滤实验设备的对安装空间上的过高要求和因之而形成的 傻大笨粗 设备形象 2 本设备为机电一体化设备 结构紧凑 占地面积和空间小 无须安装 设备到位 接上水源和电源即可投入运行 3 本设备还设有搅拌装置 因此还可以进行絮凝 过滤实验 4 本设备采用 PLC 对过滤及反冲洗实验过程进行程序控制 实现了过滤 反冲洗实验 的自动化 1 3 设备性能参数 3 设备性能参数 1 过滤柱 100mm L 2000mm 有机玻璃管 2 测压组数 5 组 3 滤料 石英砂 4 控制水平 PLC 程序控制 5 电器总功率 500W 4 实验准备 4 实验准备 1 滤料准备及装配 30 programmable logic controller 31 取 0 5 1 2mm 洗净石英砂足量 以 5 10mm 浑圆型石英石为承托层物料 首先 填装 50mm 厚承托层 然后在承托层上装 700 900mm 厚度的石英砂滤料 即完成滤料 装配工作 2 实验水量调节 首先将流量计全开 继而启动电源 启动水泵 然后将流量计调节到您需要的最大 流量 MAX 之后 每开启一个电磁阀 增加 1 6MAX 最终实现六个流量的转变 即 流量 1 1 6MAX 流量 2 2 6MAX 流量 3 3 6MAX 流量 4 4 6MAX 流量 5 5 6MAX 流量 6 MAX 设计流量由实验人员根据实验目的和要求而灵活设定 3 在过滤柱正向进水 反向进水皆畅通后 视为准备工作完成 5 过滤水头损失实验步骤 附有设备图说明 5 过滤水头损失实验步骤 附有设备图说明 1 启动电源 2 在控制面板上设定取样间隔时间 这里设定为 5 分钟 3 将 7 过滤进水阀打开 而 8 反冲洗进水阀关闭 4 启动水泵 5 将 自动 手动 开关打到 自动 档 PLC 每隔 5 分钟开启每个回路中的电磁 阀 从而实现 6 个设定流量从小到大的自动转换 实验者在此间必须做的是 当每个流 量转换达到稳定后 一般在 2 5 分钟后 读取记录 5 个测压管上的与之相应的水位值 特别是过滤柱最高最低两根测压管的水位值 以供计算实测水头损失之用 于是获得过 滤柱固定滤层固定断面条件下 过滤流量 流速 与水头损失之关系数据 6 滤层反冲洗实验步骤 6 滤层反冲洗实验步骤 1 按 实验准备 设计并调定反冲洗最大流量 MAX 注意 流量 MAX 的设定要能使整个滤层 100 膨胀 2 实验操作 a 启动电源 b 在控制面板上设定取样间隔时间 这里设定为 5 分钟 c 将 8 反冲洗进水阀打开 而 7 过滤进水阀关闭 d 将 自动 手动 开关打到 自动 档 e 于是 PLC 自动以每 5 分钟的时间间隔实现 6 个流量从小到大的自动转换 实 验者在此间必须做的是 在每个流量转换达到稳定后 一般取总时间的前 1 2 时段 即 2 5 分钟 及时读取反冲洗水流量和滤层膨胀后的厚度 由此获得在该固定滤料层厚度 和固定断面条件下 滤层反冲洗水流量 流速 与砂层膨胀度之间的关系曲线 3 在 5 秒钟之内连续按三次 水泵 开关 即可取消 液位计 开关 此时 打开 6 反冲洗溢流排水阀 即可实现连续作业 3 7 絮 混 凝 过滤实验 7 絮 混 凝 过滤实验 首先将絮凝剂加入搅拌箱按设计