洗砂污水处理常用工艺

2024-04-16

洗砂污水处理常用工艺(精选8篇)

篇1:洗砂污水处理常用工艺

洗砂污水处理常用工艺

目前常用的洗砂设备,洗砂机是砂石(人工沙、天然沙)的洗选设备。洗砂机广泛用于砂石场、矿山、建材、交通、化工、水利水电、混凝土搅拌站等行业中对物料的洗选。

洗砂项目生产过程中主要产生的环境污染问题是冲洗砂岩、硅岩等所产生的泥渣废水和生活污水。根据相关法律法规要求,砂石洗选废水和生活污水必须经处理达标排放或循环利用,洗选泥渣应妥善处置,尾矿石可作为良好的铺路碎石外销。

目前常用的洗砂污水处理工艺,按水处理所采用的学科技术的不同可将水处理方法分为两大类: 一是物理化学法;

二是生物(生化)处理法。

处理工艺是否合理直接关系到处理站的处理效果、出水水质、运转稳定性、投资及运转成本和管理操作水平等。

物理化学法中的混(絮)凝沉降法:洗选废水经初次沉淀,去除废水中的大颗粒物质,出水进入混凝反应池,在废水中投加混凝剂或絮凝剂,使水体中的微小颗粒和溶解于水体中的污染物产生聚合反应,形成较大的团粒絮状物(俗称“矾花”),由于“矾花”的比重大于1,因此在自身重力的作用下沉淀于水体底部,使污染物与水体分离。

混凝沉淀法具有投资少、占地面积小、操作简单、运行稳定、运行费用低等优点。

目前洗沙泥浆处理不当会污染环境、造成大量水土流失、淤塞河道、影响水质。

根据国家污染物排放要求,所涉及的排放污染物为“悬浮物(SS)”指标:

一级标准:20 ㎎/l

二级标准:30 ㎎/l

三级标准:50 ㎎/l 为了最大限度控制废水排放指标,应采取以下措施

1.设专人管理废水,严格执行新的环境保护法。2.严格加药周期和药量,定时进行分析。

3.要将指标控制在20 PPM以下,以便澄清后循环再利用,减少用水量,节省成本。

4.如果确需外排,必须达到国家或地方排放标准,避免引起污染事件,造成不必要的处罚。

篇2:洗砂污水处理常用工艺

一、概述

生活污水处理工艺目前已相当成熟,其核心技术为活性污泥法和生物膜法,对活性污泥法(或生物膜法)的改进及发展形成了各种不同的生活污水处理工艺,传统的活性污泥法处理工艺在中小型生活污水处理已较少使用。根据污水的水量、水质和出水要求及当地的实际情况,选用合理的污水处理工艺,对污水处理的正常运行、处理费用具有决定性的作用。

本文主要对生活污水几种常用的处理工艺作简单介绍,包括氧化沟、序批式活性污泥法(SBR)、生物接触氧化法、曝气生物滤池(BAF)、A-0工艺、膜生物反应器(MBR)等。

二、中小型生活污水处理工艺简介

典型的生活污水处理完整工艺如下:

污水——前处理 —— 生化法—— 二沉池——消毒—— 出水

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——-——污泥处理系统--

前处理也称为预处理技术,常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。

由于生活污水处理的核心是生化部分,因此我们称污水处理工艺是特指这部分,如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法(包括厌氧和好氧)处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺,根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理工艺作一简介。

1、氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种变形,其池体狭长,故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型式,典型的有:A:卡罗塞式;B:奥巴尔型;C:交替工作式氧化沟;D:曝气—沉淀一体化氧化沟

氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂,其规模从每日几百立方米至几万立方米,工艺日趋完善,其构造型式也越来越多。其主要特点是:进出水装置简单;污水的流态可看成是完全混合式,由于池体狭长,又类似于推流式;BOD负荷低,处理水质良好;污泥产率低,排泥量少;

污泥龄长,具有脱氮的功能。

设计要点:混合液悬浮固体浓度5000mg/l;生物固体平均停留时间,去除BOD5时,取5~8天,当要求硝化反应时取10~30天;水力停留时间为20、24、36、48h,根据对处理水水质要求而定;BOD—SS负荷(Ns)为0.03~0.07kgBOD/(kgMLSS.d);BOD容积负荷(Nv)为0.1~0.2 kgBOD/(m3.d);污泥回流比为50~150%;混合液在渠内的流速为0.4~0.5m/s;沟底流速为0.3 m/s。

但氧化沟工艺与SBR和普通活性污泥工艺比较,能耗高,且占地面积较大。

2、A/O法

即厌氧—好氧污水处理工艺,流程如下:

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺,其特点是在池内设置填料,池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水与污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给,生物膜生长至一定厚度后,填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢,产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生物膜的生长,此时,脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点:

1、由于填料比表面积大,池内充氧条件良好,池内单位容积的生物固体量较高,因此,生物接触氧化池具有较高的容积负荷;

2、由于生物接触氧化池内生物固体量多,水流完全混合,故对水质水量的骤变有较强的适应能力;

3、剩余污泥量少,不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。

特点 生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点,但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中,所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧,而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧,相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料,也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 2~5%的悬浮状态活性污泥,对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法,兼有生物膜法和活性污泥法的优点。

生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同,就是以生物膜吸附废水中的有机物,在有氧的条件下,有机物由微生物氧化分解,废水得到净化。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中,丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素;而在生物接触氧化池中,丝状菌在填料空隙间呈立体结构,大大增加了生物相与废水的接触表面,同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力,对水质负荷变化有较大的适应性,所以是提高净化能力的有力因素。

处理装置 按结构分为分流式和直接式两类,其结构如图生物接触氧化池所示

分流式的曝气装置在池的一侧填料装在另一侧依靠泵或空气的提升作用,使水流在填料层内循环,给填料上的生物膜供氧。此法的优点是废水在隔间充氧,氧的供应充分,对生物膜生长有利。缺点是氧的利用率较低,动力消耗较大;因为水力冲刷作用较小,老化的生物膜不易脱落新陈代谢周期较长生物膜活性较小;同时还会因生物膜不易脱落而引起填料堵塞。

直接式是在氧化池填料底部直接鼓风曝气。生物膜直接受到上升气流的强烈扰动,更新较快,保持较高的活性;同时在进水负荷稳定的情况下,生物膜能维持一定的厚度,不易发生堵塞现象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右为宜。

选用适当的填料以增加生物膜与废水的接触表面积是提高生物膜净化废水能力的重要措施。一般采用蜂窝状填料。蜂窝状填料的比表面积如:

蜂窝状填料孔径须根据废水水质(BOD□即五日生化需氧量、悬浮物等的浓度)、BOD负荷、充氧条件等因素进行选择。在一般情况下BOD□浓度为100~300毫克/升,孔径可选用32毫米;BOD□为50~100毫克/升可选用15~20毫米;如在50毫克/升以下,可选用10~15毫米孔径的填料。

填料要质量轻,强度好,抗氧化腐蚀性强,不带来新的毒害。目前采用较多的有玻璃布、塑料等蜂窝状填料,此外,也可采用绳索、合成纤维、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窝状、网状、斜波纹板等。

生物接触氧化法的 BOD负荷与废水的基质浓度有关,对低BOD浓度(50~300毫克/升)废水每日每立方米的填料采用2~5千克(BOD□),废水停留时间为0.5~1.5小时,氧化池内耗氧量约1~3毫克/升。由于氧化池内生物量较大,处理负荷高,可控制溶解氧量较高,一般要求氧化池出水中剩余溶解氧为2~3毫克/升。

为了节省运行费用,并提高污水的可生化性,在生物接触氧化池前加厌氧水解调节池,将厌氧工艺控制在水解酸化阶段,旨在利用厌氧条件下多种产酸菌的胞外酶分解水中长链有

机物,产生有机酸、醇等,废水中的有机物水解酸化后,可生化性得到了提高,利于发挥后续好氧工艺的生物降解性能,使整个工艺能节能运行并使出水优良。

设计要点:

A:厌氧水解池采用上升流式厌氧污泥床反应器的形式,设计水力停留时间为2~4小时。

厌氧池下部为污泥床区,污泥床厚度通常控制在1~1.2M之间,进水系统可采用脉冲进水中阻力布水系统,底部设布水沟,保留污泥不沉积底部,呈悬浮状态。

污泥床平均浓度为30~35g/l则污泥负荷为0.35~0.30kgCODcr/kg(ss).d。

B:生物接触氧化工艺是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种污水处理工艺。池内设有填料,微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面,一部分则以絮状悬浮生长于水中,因此它兼有活性污泥法与生物滤池的特点。曝气系统可采用鼓风或射流曝氧增氧系统(设计时必须考虑投资及运行成本)。为培养微生物的不同的优势菌种,将接触氧化池分为两格是行之有效的。第一格有效水力停留时间为2.5小时,有机负荷为1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留时间为1.5小时,有机负荷0.768kgBOD5/m3.d。

A/O法优点在于:

①体积负荷高,停留时间短,节约占地面积;

②生物活性高;

③有较高的微生物浓度;

④污泥产量低;

⑤出水水质好且稳定;

⑥动力消耗低;

⑦不产生污泥膨胀; ⑧挂膜方便,可间歇运行;

⑨工艺运行简单,操作方便,抗冲击负荷能力强。

目前存在的问题主要是池内填料间的生物膜有时会出现堵塞现象,尚待改进。研究的方向是针对不同的进水负荷控制曝气强度,以消除堵塞;其次是研究合理的氧化池池型和形状、尺寸和材质合适的填料。

3、SBR法

序批式活性污泥法(SBR—Sequencing Batch Reactor)是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初,美国Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究,并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下,在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。SBR工艺的过程是按时序来运行的,一个操作过程分五个阶段:进水、反应、沉淀、滗水、闲置。

由于SBR在运行过程中,各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说,只是时序控制,无空间控制障碍,所以可以灵活控制。因此,SBR工艺发展速度极快,并衍生出许多种新型SBR处理工艺。

前处理——SBR反应器 ——过滤——出水

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污泥处置

设计要点:理论上SBR反应器的容积负荷有一个较在的范围,为0.1~1.3 kgBOD5/m3.d,但为安全计,一般取低值,如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位,最高水位即反应时的水位,最低水位是指排放工序结束时的水位,最低水位必须保证在排水在此水位时,沉淀污泥不随上清液而流失。

SBR工艺的主要特点有:出水水质较好;不产生污泥膨胀;除磷脱氮效果好。

其缺点是池容和设备利用率低,占地面积较大、运行管理复杂,自控水平要求高。

4、曝气生物滤池

曝气生物滤池是 90 年代初兴起的污水处理新工艺,已在欧美和日本等发达国家广为流行。该工艺具有去除 SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除 AOX(有害物质)的作用 其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体,节省了后续沉淀池(二沉池),其 容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,所需基建投资少,出水水质好:运行能耗低,运行费用省。

曝气生物滤池,相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料,在填料下鼓气,是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆,已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。

BAF工艺的优点:、总体投资省,包括机械设备、自控电气系统、土建和征地费;、占地面积小,通常为常规处理工艺占地面积的80%,厂区布置紧凑,美观;、处理出水质量好,可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准;、工艺流程短,氧的传输效率高,供氧动力消耗低,处理单位污水的电耗低;、过滤速度高,处理负荷大大高于常规处理工艺;

缺点:曝气生物滤池运行维护较复杂,尤其是填料的反洗与更换,从而导致运行费用也较高。

5、MBR工艺

膜-生物反应器工艺(MBR工艺)是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住,省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高,水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制,而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此,膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比,具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点,是目前最有前途的废水处理新技术之一。

中空纤维膜组件置于MBR中,污水浸没膜组件,通过自吸泵的抽吸,利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜组件材质为聚乙烯。膜组件公称孔径为0.4 μm,是悬浮固体、胶体等的有效屏障;中空纤维膜丝较细,有较好的柔韧性,能保持较长的寿命,即使有膜丝破损的现象发生,由于膜丝内径仅为 270 μm,可被污泥迅速阻住,对处理水质完全没有影响。鼓风机曝气,在提供微生物生长所必须的溶解氧之外,还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面,阻止污泥聚集,保持膜通量稳定,设计气水比为20∶1。MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池,污泥在其中浓缩,并使污泥减容,上清液回流至调节池,MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

前处理——反硝化池 ——MBR池——出水

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污泥处置

MBR的技术优势:

? 出水水质好

? 工艺参数易于控制,能实现HRT与SRT的完全分离

? 设备紧凑,省掉二沉池,占地少

? 剩余污泥产量少

? 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖

? 克服了常规活性污泥法中容易发生污泥膨胀的弊端

? 系统可采用PLC控制,易于实现全程自动化

MBR工艺的缺点:MBR工艺造价相对较高,为普通污水处理工艺的1.5-2.0倍。国产膜片质量较差、使用时间较短,进口膜片价格过高,运行维护及更换费用较高。

三、各种工艺之比较

为了降低投资和运行成本,因地制宜地进行工艺方案(主要是生物处理方案)比较是必要的。进行多种工艺方案的比较,包括投资费用、运行费用、占地面积、出水水质、后期管理等各方面进行系统的比较,因地制宜的选择适合的工艺。

1、在生活污水中的应用

随着我国水处理工艺技术的不断改进,近两年A-O、BAF及MBR工艺应用越来越广,前些年氧化沟工艺的应用较多,造价较低,适用于土地资源较丰富的地区。

2、占地面积与总池容

氧化沟与SBR工艺占地面积较大,A-O、BAF工艺占地面积较小,MBR占地面积最小(为普通工艺占地面积的60%)。

3、投资费用

相比较而言,氧化沟、SBR投资费用最低,A-O较低,MBR和曝气生物滤池造价相对较高,BAF较普通工艺高出25%左右,MBR根据膜的不同,价格相差较大(采用国产膜,总投资较普通工艺高出40%左右,进口膜则要高80%)。

4、运行成本及管理

SBR自动化程度要求较高;氧化沟自动化程度较低;BAF反洗等很难实现自动化操作,需人工操作,则人工费较高;若不考虑折旧费,单从人工费、电费、药剂费来考虑每日运行费用,MBR最低,为0.35元/d左右,BAF、A-O在0.50元/d左右;若考虑折旧费,考虑到MBR和BAF维护及更换费用较高,则其运行费用比A-O要高。

5、出水水质

MBR、BAF、A-O工艺出水水质较好,可满足回用标准,耐冲击负荷较高,运行稳定。

四、结论

每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处,不可能以一种工艺代替其他一切工艺,因此,要根据现场情况做出适宜的选择。根据甲方提供的相关资料,在可利用面积较少的前提下,不推荐使用氧化沟和SBR工艺。

同时,为了降低投资和运行成本,确保出水水质,根据技术上合理,经济上合算,管理方便,运行可靠且有利于近、远期结合的原则,进行工艺方案的优化抉择。

篇3:电镀污水处理常用方法及工艺探讨

关键词:回用水处理,反渗透系统,综合废水,有机废水

0前言

作者于2008年开始在深圳市某环保公司工作, 并在某电镀厂污水站进行工艺调试及水运营工作。于工作中了解其电镀废水处理技术及回用工程技术与处理工艺。该电镀厂是从事的是五金制品生产, 日产污水量约200m3-300m3, 污水中的主要含有含铬、氰、有机物、铜、镍等, 毒性较大。如不经过相应的处理直接排放, 将会对环境造成很大的污染。为了治污, 该厂新建了一座废水站, 日处理污水的能力为700m3/d的, 回用水量约450m3/d, 回收率达到60%, 其它各项指标均与国家排放标准相一致。

1该厂的电镀废水处理工艺流程

由于该厂生产线产生的废水组成较为复杂, 如果混合在一起处理, 其水量非常大且污染物浓度的较高, 且不同性质的废水对处理工艺、反应条件不一, 会提高投资运行的费用成本。因此, 不同的废水应当采用不同的处理方式:含铬废水中的Cr6+应当先将还原为Cr3+;含氰废水中含有大量的氰化物, 必须先进行完全氧化处理;含锌以及含酸洗废水的酸度较高, 应当先通过低成本的方法中和其p H值, 混合在一起之后去除各类重金属物质, 最终于排放口排放。

2该厂电镀废水治理工艺

(一) 回用水工程

首先是车间的清洁水通过明沟明管进入到回用废水调节池中, 与镍回收机清水同时进行均质, 均质完毕后将综合废水提升泵开启, 定量抽入到PH粗调池中, 随着PH自控系统的控制, 自动投加p H值在8~9之间的碱液并进行自动搅拌, 出水流入到PH细调池中, 自动投加p H值在7~8之间的碱液, 污染物与碱溶发生反应形成氢氧化物的沉淀, 反应完全后出水将自流入斜管沉淀池实施进一步的固液分离操作。随后清水自流入PH调整池, 投加PH在6.8~7.2之间的稀碱溶液, 保证回用水PH值稳定在一定范围中, 清水在进行PH值的调整之后进入到回用系统。

(1) 回用水的预处理系统

该厂使用的超滤膜材料为改性PVC, 具有良好的亲水性以及耐酸碱、耐有机污染的优点。超滤膜主要用于除去废水中的悬浮物、微生物以及胶体等。在一定的水压环境下水分子和小分子的物质能够通过超滤膜, 而水肿的悬浮颗粒、微生物以及胶体等则被超滤膜拦截在其内表面上。超滤膜中的微孔较小, 因此能够有效的去除水中杂质、微生物以及大分子有机物等。同时, 这些物质会在超滤膜的内表面发生集聚, 所以日常工作中应当定期反冲洗或者加药清洗超滤膜的组件。超滤膜能够99%的去除水中的胶体、100%去除水中的微生物、细菌等功能, 所以称为废水处理的主要设备而被广泛应用。

(2) 反渗透 (RO) 系统

反渗透装置通过适当的压力让溶液中的溶剂通过反渗透分离出来, 由于此过程与自然渗透的方向完全相反, 所以被称为反渗透。通过实施反渗透处理, 水体中杂质含量有效的降低, 水质的纯度得到提高, 该方式的脱盐率能够达到98%以上, 同时可以将水中的细菌、胶体以及大分子有机物去除。

反渗透膜, 与传统的RO膜比较具有特强抗污染能力及较高二氧化硅脱盐率等特性, 使用单根膜的脱盐率高达99.6%, 二氧化硅的脱除率也在99%以上, 相较于普通的RO膜, 二氧化硅脱除率要高出很多。RO系统回收率在62.5%以上, 系统脱盐率不小于98%。RO装置需要使用化学清洗装置去除杂质以及微生物的聚集, 该装置的构成为清洗药箱、过滤器、清洗泵和连接管阀件等, 当反渗透膜的之间被污染时, 就能通过该装置实现化学清洗。主要是通过将化学药液送入到容器当中实现对反渗透膜的清洗, 清洗过后的化学清洗液会返回清洗水箱, 实现不断的循环。与此同时, 为了防止清洗出来的悬浮物等物质在循环时过程中对反渗透膜早成损伤, 需要配备清洗保安过滤器以确保反渗透膜不被损伤。

(二) 废水中有机物的治理

处理生产线由于进行电解、除腊缸等产生的废水方式为:通过明沟明管自流入有机废水调节池实施均质处理, 均质处理完成后将泵定量提升到PH调节池, 自动向废水中投放氢氧化钠溶液或者是浓度较低的稀硫酸溶液, 将废水PH值调整在6-8之间;之后将加药槽阀门开启向废水中加入混凝剂PAC溶液, 再其作用下废水中的颗粒状物理以及胶体状污染物会自动形成悬浮物, 在完全搅拌之后向应池内加入絮凝剂PAM溶液。絮凝剂PAM会产生强效的凝聚及架桥作用, 固体悬浮物对进一步形成更大颗粒的絮体物质, 然后流至沉淀池中实施固液分离;随后对清水进行酸化处理, 使大量易降解的有机物发生降解;再到接触氧化池A中进行进一步的分解, 某些较难分解有机物也能被分解;随后进入到接触氧化池B中继续分解没有被完全分解的有机物, 最终全部流入排放口进行排放。

经过上述工艺处理, 长期现场取样分析并参照同类型废水的水质监测报告可知, 水中的重金属污染物浓度变化为:Cr6+:30~50mg/l 0.3~0.5mg/l;Cu2+:20~30mg/l 0.2~0.5mg/l;Ni2+:450~600mg/l 0.2~0.9mg/l;氰化物:CN-20~30mg/l 0.02~0.25mg/l;酸碱度:PH 3~5 6~9;有机污染物:COD 200~400mg/l 40~75mg/l;BOD:40~60mg/l 5~15mg/l。

根据当地环保部门要求, 处理后出水执行《广东省水污染物排放限值标准》 (DB44/26-2001) 之一级标准 (第二时段) , 其相关水质指标为:重金属污染物:Cr6+≤0.53;酸碱度PH6~9;Cu2+≤0.54;有机污染物COD≤90;Ni2+≤1.05;BOD≤20;氰化物CN-≤0.3。因此可以得知本套污水处理设施处理废水具有很强的可靠性、稳定性、安全性。

3结论

废水处理及回用工程是一项利国利民的环境保护综合治理工程, 有利于提升企业的环境影响力, 有利于提高企业的社会形象, 有利于美化周围生活环境, 提高人民生活质量, 具有深远的社会效益。该厂实现了我国电镀废水无害化处理、有色金属资源电镀废弃物的成分分析、电镀废水处理过程中的环境保护和经济效益方面的统一, 减少对水体的污染, 降低了产品生产成本。

参考文献

[1]彭明智, 姜荆.氧化-沉淀法处理高COD含镍污水[J].电镀与涂饰, 2009, 28 (8) :40-43.

篇4:浅谈常用模具材料及其热处理工艺

【关键词】模具材料 热处理 合理选择

目前的社会中工业得到了极大的发展,在工业生产的发展过程中,模具开始出现。在工业中广泛应用模具,能够促进产量进行大幅度的提高,使人们的需求能够得到更好地满足。随着经济的发展、社会的进步,在人们的生活中模具越来越受到人们的关注,其应用范围也越来越广泛,模具也因此得到了发展,进一步促进经济发展。在模具制造中模具材料是其进行的基础,模具包括塑料模具钢、热作模具钢和冷作模具钢三类[1]。

一、常用的模具材料

(一)高速钢

由于具有较高的韧性和热塑性,钼系高速钢能够应用的更加广泛,对于精度以及大批量生产冷作模具来说非常重要。

(二)碳素工具钢

在我国已经大量使用、生产碳素工具钢,碳素工具钢具有价格便宜、切削加工性好,退火易软化、锻造性好的优点,其缺点在于需要用水作冷却介质,具有较低的淬透性,因此碳素工具钢容易断裂或变形。结合碳素工具钢的优点和缺点,也以得出其不适合当大型模具的结论,在进行模具制作时,可以将其做为变形要求不高、形状简单、受力小、制作尺寸小的模具,从而促进资源利用率的提升。

(三)超硬高速钢

为了对难切削材料的需要相适应,超硬高速钢逐渐发展了起来,其目的在于使热硬度和硬度得到进一步的提高。在其发展过程中,逐渐出现了一些难题,超硬高速钢具有较差的抗弯曲能力和韧性,难以进行加工。超硬高速钢高含量的碳使其具有较大的硬度,但是其高含量的碳,也使其容易出现韧性差的特点,出现过烧现象。

(四)高碳高铬模具钢

高碳高铬模具钢的优点在于其耐磨性、淬硬性和淬透性良好,不容易变形,属于微变形高耐磨模具钢,与高速钢相比较承载能力较差。其缺点在于其严重的碳化物偏析,因此需要不断进行改锻、镦拔,对其不均匀性进行改变,使其使用性能得到提高[2]。

(五)基体钢

基体钢就是在在高速钢的基本成分上进行少量其他成分的添加,对含碳量进行适当增减,对钢的性能进行改善,这种钢就是基体钢。基体钢是冷作模具钢,具有较强的韧性,具有上述钢的全部优点。除此之外与高速钢相比,基体钢的生产成本较低,具有很高的应用价值。

(六)钢结硬度合金和硬质合金

与其他模具钢相比,硬质合金具有较高的耐磨性和硬度,因此其具有较差的韧性和抗弯强度。钢结硬质合金是将碳化钨或碳化钛为硬质相,少量合金元素粉末加入铁粉中去作为粘合剂,按照冶金方法烧结粉末而出。钢是钢结硬质合金的基体,可以对其进行热处理、锻造、焊接和切削。

二、热处理工艺

(一)生冷处理

在深冷处理模具钢后,可以使其力学性能得到提高,从而促进其使用寿命的提高。可以在回火和淬火工序间对模具钢进深冷处理,深冷处理可以促进钢的抗回火稳定性和耐磨性的提高。深冷处理不仅能使得模具冷却,还能在硬质合金和热作模具中进行使用[3]。

(二)模具的降温淬火和高温淬火

热作模具钢中部分使用了温度高于常规淬火的温度进行淬火加热,从而对钢中碳化物的形态进行改善,使其数量减少,在进行淬火之后,能够使其使用寿命延长。

(三)真空热处理

在真空热处理后,模具钢变形小,具有较好的表面状态。其原因在于真空加热时,模具钢表面会出现活性状态,不会产生氧化膜阻止其冷却,也不会脱碳。在进行真空加热后,脱气效果会出现在钢的表面,因此其力学性能较高,具有较高的抗弯强度和炉内真空度。在进行真空淬火后,会在一定程度上提高钢的断裂韧性,与常规工艺相比,模具寿命会有40%以上的提高,在实际生产中,已经广泛的应用了冷却模具真空淬火技术。

(四)渗金属和渗硼

在渗硼中固体渗硼的应用最为广泛,在固体渗硼后,其表层会具有较大的抗氧化性、耐腐蚀性、硬度和耐磨性。冷作模具是渗硼工艺最常用的对象,能够提高其耐磨性,从而促进模具寿命的提高。对此,可以不再使用高合金钢制作模具,而选择应用中碳钢渗硼。热挤压模等热作模具也可以使用渗硼来进行处理。

(五)高能束热处理

电子束、激光是高能束热处理的热源[4]。可控性能好、处理环境清洁、不需要冷却介质、工件变形小、可以根据需要选择加热面积、加热速度快就是其共同特点,自动化处理能够更加容易实现,从而使得模具寿命提高,促进其应用更加广泛。

(六)化学热处理

化学惹出灵促进模具表面抗氧化性、耐蚀性和耐磨性进行提升。在化学热处理中大多数所采用的都是工艺都是在模具钢的表面进行处理。使用高温回火的合金钢模具,可以在回火的时候对其表面进行氮碳或液氮的共渗。在液氮工艺中,目前使用最多的就是高频渗氮和离子渗氮等工艺。离子液氮能够促使液氮时间缩短,获取高质量渗层。离子液氮还能使抗热疲劳性、耐磨性、抗蚀性进行提高。热挤压模、压铸模在氧碳共渗后能够促进其抗疲劳性能的提高。对于冷冲模、冷挤压模、冷镦模来说,氧碳共渗的应用效果较好。

结语:

本文就常用模具材料及其热处理工艺进行了探讨,首先介绍了常用的模具材料,随后介绍了热处理工艺。我国在研究开发模具热处理的过程中,在不同程度上推广应用了新的模具热处理技术。在科学技术进步的过程中,我国模具热处理具有越来越精湛的工艺,这促进了我国的工业发展越来越好[5]。

【参考文献】

[1]吴晓春,左鹏鹏.国内外热作模具钢发展现状与趋势[J].模具工业,2013,10:1-9.

[2]李保健,钟利萍.国内模具材料发展及其应用[J].新技术新工艺,2012,04:67-70.

[3]方军华,周小振,周云.铝质易开盖刻线刀模材料的研究与应用[J].机械工程师,2015,01:270-273.

[4]苗高蕾.浅谈常用模具材料及其热处理工艺[J].现代经济信息,2015,21:356.

篇5:电镀污水处理常用方法及工艺研究

1 电镀废水处理工艺流程

该厂车间生产线产生的废水其组成成分复杂, 包括含铬废水、含氰废水、有机废水以及含铜、镍废水等, 若混合在一起处理, 由于水量较大, 污染物浓度较高, 各类废水对处理工艺、反应条件不一, 会造成投资及运行费用提高等问题。因此, 针对含铬废水中Cr6+必须先将其还原Cr3+。含氰废水中的氰化物必须先将其氧化完全, 其它含锌和酸洗废水由于酸度较低, 故先通过低成本的中和方法提高其p H, 然后将其混合在一起将各类重金属去除, 最终自留到排放口排放[2]。

各废水工艺流程如图1~图3。

2 电镀废水治理工艺说明

2.1 回用水工程

车间生产线产生的清洁水经明沟明管排入回用废水调节池与镍回收机清水进行均质, 均质后开启综合废水提升泵定量抽至p H粗调池, 在p H自控系统的控制下, 往废水中自动投加碱液调p H值在8~9之间, 并开启搅拌机进行搅拌, 出水自流至p H细调池, 在p H自控系统的控制下, 再往废水中自动投加碱液调p H值在7~8之间, 废水中的污染物与碱溶反应形成氢氧化物沉淀, 反应完全后出水自流至斜管沉淀池进行固液分离。清水自流至p H调整池, 在p H自控仪控制下投加稀碱溶液调p H在6.8~7.2之间, 确保回用水p H稳定性, 清水经调整p H后进入回用系统。

回用系统包括盘式过滤器、超滤系统 (UF) 、精密过滤器、一级反渗透 (RO1) 、二级反渗透 (RO2) 。其中盘式过滤器和精密过滤器属于预处理系统[3]。

2.1.1 回用水预处理系统

超滤 (UF) 系统超滤膜的材料为改性PVC, 经过改性后的PVC具有亲水性好、耐有机污染、耐酸碱等特点, 超滤膜可用于除去水中的悬浮物、胶体、微生物等[4]。在水压的作用下水分子及小分子物质等透过超滤膜, 水中的悬浮微粒、胶体、微生物等则被截留在超滤膜的内表面。由于超滤膜上的微孔很小, 可以有效除去各种水中悬浮颗粒、胶体、细菌和大分子有机物等, 这些截留物质可能会在膜的内表面集聚, 所以需要对超滤膜组件进行定期的反冲洗和加药清洗。因其具有99%的除去水中胶体和100%的除去水中细菌、微生物的功能, 而被广泛用作废水处理的主要设备[4]。

2.1.2 反渗透 (RO) 系统

反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂 (一般是水) 通过反渗透膜 (或称半透膜) 而分离出来, 因为这个过程和自然渗透的方向相反, 因此称为反渗透。经过反渗透处理, 使水中杂质的含量降低, 提高水质的纯度, 其脱盐率可达到98%以上, 并能将水中的细菌, 胶体及大分子量的有机物去除[5]。

反渗透膜脱盐系统配置一套化学清洗系统。主要用途是在反渗透膜面被污染时, 用来对反渗透系统进行化学清洗的, 同时在正常运转时, 用来进行冲洗, 将膜表面的一些沉积物冲掉, 并使被压密实的膜恢复, 恢复膜的性能, 提高产水量, 并能延长膜的寿命。RO装置由1台高压泵及出力30 m3/h的RO膜组件组成。

2.2 综合废水治理

车间生产线产生的无经济价值的综合废水经明沟明管自流至综合废水调节池与破氰后的废水、回用浓水、破铬后的废水等混合进行均质, 均质后的废水用泵定量抽至中和反应池, 在p H自控系统的控制下, 往废水中自动投加碱液调p H值在10~10.5之间, 首先投加混凝剂Na2S溶液进行混凝, 并开启搅拌机进行搅拌, 搅拌反应约15 min后再往废水中投加PAC进行混凝和PAM进行絮凝, 出水自流至竖流沉淀池进行固液分离。

清水自流至p H回调池, 开启p H自动投药装置投加稀硫酸溶液将废水p H值调至7~8, 回调后出水自流至中间池, 中间池的清水用泵抽至压力砂滤罐进行过滤, 进一步将废水中没被分离掉的细小悬浮物去除。压力砂滤罐内配有反冲洗装置, 可视过滤情况采用沉淀后的清水进行反冲洗, 反冲洗水流回废水调节池。压力砂滤罐的出水自流至活性炭吸附罐, 利用活性炭的吸附能力进行一去除污染物后经规范排放口达标排放。

2.2.1 含氰废水治理

车间生产线碱铜、青铜、光亮银的回收缸产生的高氰废水经明管自流至高氰废水池与氰化铜、氰化银再生液混合进行均质, 均质后的废水用泵定量抽至氧化反应池的一级破氰池, 此时开启p H自控系统往废水中投加酸液, 调废水的p H值在10~10.5之间在ORP仪表控制下自动投加Na Cl O水溶液, 并开启搅拌机进行搅水中投加酸液, 调废水的p H值在7~8之间, 同时在ORP仪表控制下自动投加Na Cl O水溶液, 并开启搅拌机进行搅拌, 继续搅拌反应30 min后自流至综合废水调节池。

2.2.2 含铬废水治理

车间生产线银保护缸、钝化缸的清洗废水经明管排入含铬废水调节池进行均质, 均质后开启提升泵定量将废水抽至还原反应池, 在p H仪的控制下自动投加稀硫酸调节p H值在2~3之间, 同时在ORP仪表控制下自动投加亚硫酸钠溶液, 并开启搅拌机进行搅拌, 搅拌反应完全后, 废水自流至综合废水调节池。

2.3 有机废水治理

车间前处理生产线阴电解、除油、除腊缸的清洗废水经明沟明管自流至有机废水调节池进行均质, 废水均质后用泵定量提升至p H调节池, 在p H仪的控制下往废水中自动投加稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液, 调废水的p H值在6~8之间, 开启加药槽阀门往废水中投加混凝剂PAC溶液, 在混凝剂PAC的作用下, 废水中颗粒状及胶体状污染物自动形成固体悬浮物, 搅拌反应完全后, 再往反应池内适量投加絮凝剂PAM溶液。在絮凝剂PAM的凝聚及架桥作用下, 废水中形成的固体悬浮物进一步聚合形成较大颗粒的絮体, 然后自流至斜管沉淀池进行固液分离, 清水流入水解酸化池进行酸化, 降解大量易降解的有机物, 再进入接触氧化池A进一步分解较难分解的一些有机物, 此后进入接触氧化池B分解没有被完全分解的有机物, 最终流入排放口排放。

3 结论

该厂通过新建废水站, 选用成熟先进技术, 通过运营与管理把生产过程中产生含铬废水、含氰废水、有机废水以及含铜、镍废水中的有毒有害重金属等危险废水经过先进工艺稳定达标, 其中回收率达到60%以上。

参考文献

[1]罗道成, 易平贵, 刘俊峰.电镀废水综合治理的应用实践[J].工业水处理, 2003, 23 (9) :69-71.

[2]冯彬, 张利民.电镀重金属废水治理技术研究现状及展望[J].江苏环境科技, 2004, 17 (3) :38-40.

[3]赵晓红, 张敏, 李福德.SRV菌去除电镀废水中铜的研究[J].中国环境科学, 1996, 16 (4) :288-292.

[4]侯爱东, 王飞, 徐畅.综合一体化处理电镀废水技术及应用[J].电镀与环保, 2003, 23 (4) :33-35.

篇6:试谈城市污水处理常用的三种方法

关键词:污水处理生物膜法氧化法

城市污水常用的处理方法包括活性污泥法、生物膜法、氧化法三种;城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各国应用最广的一种生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好的优点。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物,氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水处理方法之一。

一、水污染现状

中国环境状况公报显示,2008年全国地表水污染依然严重,全国七大水系407个国家监控断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类、劣Ⅴ类水质的断面比例分别为49.9%、26.5%和23.6%,七大水系水质总体为中度污染,浙闽区河流水质为轻度污染,西北诸河水质为优,西南诸河水质良好,湖泊(水库)富营养化问题突出;近岸海域水质总体为轻度污染。

“十一五”期间,淮河、海河、辽河、巢湖、滇池、松花江、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域水污染防治规划,共安排污染治理项目2712个,投资1600亿元。截至2008年9月,已经建成881个,在建960个,完成投资510亿元。2008年工业废水治理投资194.6亿元。

根据政府对再生水的规划测算,2010年中国城市污水再生设施将达到680万t/d,再生水工程新增投资约100亿元。

二、污水处理常用方法探讨

1.活性污泥法

长期以来,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各国应用最广的一种生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充入空气,空气中的氧溶入混合液,产生好氧代谢反应,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态,这样,废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离,流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流,称为回流污泥,回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度,也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖,增殖的微生物量通常从沉淀池中排除,以维持活性污泥系统的稳定运行,这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外,还要有良好的凝聚和沉降性能,以使活性污泥能从混合液中分离出来,得到澄清的出水。

由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有: (1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理复杂,易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求; (2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂; (3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。

因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展,已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。

2.生物膜法

在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物,主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面,形成生物膜,污水同生物膜接触后,溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质,污水得到净化,所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水,采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘,生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。

3.氧化法

氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型,氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法,光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单,但由于其处理效果并非十分理想,而且由于其运行成本较高,因此,在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果,同时降低运行成本的目的,人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底,因此,在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景,目前已成为国内外非常活跃的研究课题,有专家预测,氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。

综上所述,城市污水处理是一个迫在眉睫的问题,目前越来越多的受到人们的关注。但目前遇到的最到的问题是技术的改良和污水处理实际落实的问题。还希望相关部门能够将污水处理真正提上日程,投资进行新技术的研究,为人们的生活带来更多的绿色和清新。

参考文献

[1]储金宇,等·臭氧技术及应用[M].北京:化学工业出版社, 2002.

[2]环境保护部发布2009年《中国环境状况公报》

篇7:洗砂污水处理常用工艺

1、绪论

1.1 洗砂机简介

洗砂机是人工砂 (包括天然砂) 的洗选设备。洗砂机广泛用于砂石场、矿山、建材、交通、化工、水利水电、混凝土搅拌站等行业中对砂石物料的洗选。

1.2 三级传动洗砂机工作原理及特点:

工作时, 电机通过三角带、减速机、齿轮减速后带动叶轮缓慢转动, 砂石由给料槽进入洗槽中, 在叶轮的带动下翻滚, 砂石在洗槽中互相研磨, 在研磨的同时除去了覆盖在砂石表面上的杂质及破坏包覆砂粒的水汽层, 以利于脱水;在叶轮翻滚的同时加水, 在水槽中形成强大水流, 这样能及时将杂质及比重小的异物带走, 并从溢出口排出, 完成清洗作用。干净的砂石由叶片带走, 最后倒入出料槽, 完成砂石的清洗作用。洗砂机结构简单, 叶轮传动轴承装置与水和受水物料隔离, 大大避免了轴承因浸水、砂和污染物导致损坏的现象发生。

三级传动洗砂机用于砂石场洗砂时与传统的螺旋洗砂机相比有明显优势如下:

<1>中细砂和石粉流失极少, 所洗建筑砂级配和细度模数达到国家《建筑用砂》、《建筑用卵石、碎石》标准。

<2>洗砂机除筛网外几乎无易损件。

<3>使用寿命长, 长期不用维修。

2、三级传动系统的简介、电机选择、传动比选择

2.1 三级传动系统的简介

三级传动洗砂机组成有源动力、传动系统、工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要, 是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外, 还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本文原动机为电动机, 工作机为叶片轮。传动方案采用了三级传动。第一级传动为带传动、第二级传动为直齿圆柱齿轮减速机、第三级传动为齿轮传动。带传动承载能力较低, 在传递相同转矩时有过载保护的优点, 还可缓和冲击和振动, 故布置在传动的高速级, 以降低传递的转矩和转速。减速机介于机械中原动机与工作机之间, 主要将原动机的运动和动力传给工作机, 在此起减速作用, 并协调二者的转速和转矩并实现转速变化均匀。齿轮传动特点是承载能力高、传动功率大、传动比准确、工作平稳并且传动效率高, 适用的功率和速度范围广, 使用寿命较长。最终确定洗砂机的传动系统方案如图一

序号1:电机序号2:小皮带轮序号3:大皮带轮

序号4:减速机序号5:大齿轮序号6:小齿轮

2.2 电机的选择

根据用户的对叶片轮转速及工作机的工作阻力可算出工作机所需的功率, 从而进行对电机的功率进行选择。

根据一般机械设计标准正常传动比取值范围表, 选择带传动的传动比, 齿轮传动的传动比, 三级圆柱齿轮减速器传动比, 从而确定电机的总传动比及电机的转速。

2.3 传动比的分配

根据电机的总传动比, 转速及各级传动比, 最终确定传动比的分配方案, 进而可算出各轴的转速。

3、皮带轮的选择

根据电机转速, 功率, 大小皮带轮的转动比即可确定皮带轮的功率, 基准直径, 带长和中心距。

4、齿轮的选择

齿轮设计的基本原则是, 在满足传动的前提下尽量的减小齿轮的直径, 以减小加工制作成本。由于渐开线圆柱齿轮传动容易加工、应用广泛。故选择渐开线圆柱齿轮传动。

查手册得知减速机输出端轴径、长度、及标准键的配置。则可确定高速级小齿轮内孔直径和毂长。

篇8:处理恒定电流问题的常用方法

例1 一只普通的家用照明白炽灯正常发光时,通过它的电流强度值与下列哪一数值较为接近( )

A.20A B.2A

C.0.2A D.0.02A

解析 普通家用白炽电灯规格一般选用的为“220V,40W”,它正常发光时,电流强度[I=PU=40220≈0.2A]. 故答案选C项.

2.能量守恒法

例2 某一用直流电动机提升重物的装置,如图1所示.重物的质量m=50kg,电源的电动势[E]=110V,不计电源内阻及各处摩擦,当电动机以[v=0.90m/s]的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度[I=5A].由此可知电动机线圈的内阻[R]为多大?

[图1] [电动机]

解析 电动机输出功率[P1=mgv].电动机的输入功率[P2=IU],不计电源内阻及输电线电阻时[U=E],所以[P2=IE].电动机内部发热损耗的功率[P3=I2R].因各处摩擦不计,由能量守恒,有

[P2=P1+P3]

即[IE=mgv+I2R]

故[R=IE-mgvI2=4.36Ω]

3.等效电源法

例3 如图2所示电路中,[R1]、[R2]、[R3]为定值电阻,但是阻值未知,[Rx]为电阻箱,当它取[Rx1=10Ω]时,通过它的电流[Ix1=1A];当它取[Rx2=18Ω]时,通过它的电流[Ix2=0.6A],那么当[Rx3=16Ω]时,通过它的电流[Ix3]多大?

[图2]

解析 题目中的[R1]、[R2]、[R3]都为未知量,再加上电源电动势[ε]和内阻[r]也未知,因此,如果不采取适当的方法,直接去解这道题将会遇到困难.可把虚线框内的电路视作一个等效电源,则上述五个物理量就变为等效电源的电动势[ε]和内阻[r]两个未知量,有

[ε′=10×1+1×r′] ①

[ε′=18×0.6+0.6×r′] ②

[ε′=16×I3+I3×r′] ③

由①②两式可以求得[ε′=12V],[r=2Ω],代入③式可解得[Ix3=23A≈0.67A]

4.等效替代法

例4 如图3所示,电路由8个不同的电阻组成,已知[R1]=12Ω,其余电阻阻值未知,测得[A、B]间的总电阻为4Ω,今将[R1]换成6Ω的电阻,则[A、B]间的总电阻变为多少.

[图3]

解析 图3是由多个电阻组成的混联电路,若用串并联电阻的公式分析,则相当复杂.

把[R1]以外的其余电阻看作一个整体,它的等效电阻为[Rx],则[RAB=R1RxR1+Rx]

把[RAB=4Ω],[R1=12Ω]代入得[Rx=6Ω]

将[R1]换成[6Ω]时,其与[Rx=6Ω]并联,故[AB]间的总电阻为[R′AB=3Ω]

5.赋值法

例5 如图4所示,两个定值电阻[R1]、[R2]串联后,接在输出电压[U]稳定于12V的直流电源上.有人把一个内阻不是远大于[R1]、[R2]的电压表接在[R1]的两端,电压表示数为8V,如果他把此电压表改接在[R2]的两端,则电压表的示数将( )

[V] [图4]

A. 小于4V B. 等于4V

C. 等于或大于4V D. 大于4V小于8V

解析 伏特表接[R1]两端时为8V,则[R2]两端的电压为4V,可知[R1]与[R2]并联总阻为[R2]的2倍.不妨设[R2]=1KΩ,而[R1]=3KΩ,[RV]=6KΩ,若电压表接[R2]两端,按上述取值和串联关系,可得电压表示数为[83V],故应选A项.

6.假设法

例6 如图5所示,开关闭合电灯不亮.为了检查图中电路的故障,用电压表进行测量,结果是:[UAE]=2.5伏,[UBC]=0,[UCD]=0, [UDE]=2.5伏,则电路的故障是( )

[图5] [L]

A. 电阻[R]断路 B. 电灯L断路

C. [R、L]同时断路 D. 变阻器[R]断路

解析 假设电路[R]断路,用电压表连接[BC]两端[UBC≠0],这与[UBC=0]不符,故不能选A项;假设电灯L断路,用电压表接通[CD]两端[UCD≠0]这与[UCD=0]不符,故不能选B项;假设[R、L]同时断路用电压表接通[B、D],[UBD≠0],与题意不符,故不能选C项;假设变阻器[R]断路,用电压表接通[D、E],[UDE=2.5]伏,这时电压表是串联在电路中,其示数应该是[AE]间电压即电源电压,且其他几个测量也合题意,应选D项.

7.图象法

例7 电池甲和电池乙的电动势分别为[E1、E2],内阻分别为[r1、r2],用这两个电源分别向一个阻值为[R]的电阻供电的电功率相同,若用这两个电池分别向另一个阻值比[R]大的电阻供电的功率分别为[P1、P2],已知[E1>E2],则( )

A. 电池的内阻[r1>r2] B. 电池的内阻[r1

C. 电功率[P1>P2] D. 电功率[P1

解析 因为两个电池分别向一个阻值为[R]的电阻供电的电功率相同,说明两电源的[U-I]图线与电阻[R]的[U-I]特性图线交于一点,如图6(题中已知[E1>E2])所示,由图线斜率可知[r1>r2].若用这两个电源分别向另一个阻值比[R]大的电阻供电,在图6中可画出该电阻的特征图线,即图中[R],因[R>R],其斜率较大,由图6中可直接看出E1与[R]连接时端电压和电流均较大,所以[P1>P2]. 正确答案为AC项.

[图6]

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