PDF《科别：生活与应用科学》

科别:生活与应用科学 组别:国中组 作品名称:油来油去,油成愁---建构油水分离槽模型 关键词: 油水分离槽 、 油脂截留 编号:030811 学校名称: 桃园县立富冈国民中学 作者姓名: 陈奕u、徐明君、吴沂骏、徐艺文 指导老师: 李明宪、谢欣昀

1 油来油去,油成愁---建构油水分离槽模型 壹、 摘要: 本校水沟中常出现油脂和菜渣,造成水污染.

因此,我们利用油会浮在水面上的现 象,并透过对槽的数目、排水管长度、排水管装设的高度、排水管到出水口的距离、排 水管的个数、油水的温度、沙拉脱的使用、油水比例等各种可能影响油脂截留的因素进 行探讨,而设计了油水分离槽来截留油脂,并观察实际运用於学校的情形.经由本实验 结果,油水分离槽确实能够达到油脂截留的效果,而此油水分离槽模型,每秒可处理的 污水约 16.6 ml/sec,有效率可达 97%以上,当应用於其它设施的污水处理时,可依需求, 以此模型为依,放大比例使用. 贰、 研究动机: 上生物课第

1 章第

1 节生物圈时,老师曾带我们看学校的水沟,告诉我们水是生物 生存的要素之一,所以要避免造成水的污染.但我们发现每天吃完营养午餐,同学冲洗 碗盘之后,水沟常出现浮油和菜渣,累积久了经常发出恶臭味.所以我们想找出一种方 法,将浮油和菜渣留下来,避免流入排水沟,造成水污染,破坏生态平衡. 参、 研究目的: 我们利用油的比重比水小,会浮在水面上的现象,设计了 油水分离槽 ,并探讨 各种可能影响油水分离槽,油脂截留有效率的因素,进而改善,以提高油脂截留的效率. 肆、 研究设备及器材:

一、 设备:钻孔器、自制搅拌器、锉刀、游标尺

二、 器材:500 毫升饮料星座杯(杯口内径 83.14mm;

杯底内径 62.30mm;

高168.0mm), 直玻璃管(内径 4.42mm),L 型玻璃管(内径 5.34mm),橡皮管,温度计,沙拉 油,沙拉脱,250 毫升量筒,垃圾筒,PV 塑胶管,排水管,网篮,胶带. 伍、 研究过程或方法:

一、方法:以图一装置为油水分离槽基本模型,进行改良,寻求油脂截留效率较高的油 水分离槽.并运用生活周边材料,实际组装一组油水分离槽,装设於洗手台 排水口,观察油脂截留的效果.

二、过程:

(一)探讨油水分离槽,槽的个数对油脂截留有效率的影响: 1.装置如图一. 2.从A杯加水至整个装置都装满水.当出水口流水停止,我们称为「装置平衡」 . 3.取50ml 的沙拉油和 150ml 的水,用自制搅拌器充分搅拌混合后倒入A杯. 4.取一量筒(250ml)至出水口接流出的液体. 5.当液体停止从出水口流出时,取下量筒,静置一小时后观察并记录油脂流出量. 6.重复步骤

2 到步骤

5 五次. 7.装置如图二;

从步骤

2 到步骤

5 五次. 8.装置如图三;

从步骤

2 到步骤

5 五次. 9.比较图

一、图

二、图三装置油脂截留的有效率.

2

(二)探讨油水分离槽中的排水管和出水口的距离对油脂截留有效率的影响: 1.分别装置如图四和图五 , 测量

50 ml 的沙拉油和 150ml 的水的混合液通过各个已 「装置平衡」的油水分离槽所流出来的油脂量.重复测量五次. 2.比较图

二、图

四、图五装置油脂截留的有效率.

(三)探讨油水分离槽,第二排水管高度对油脂截留有效率的影响: 1.装置如图六和图七,测量

50 ml 的沙拉油和 150ml 的水的混合液通过各个已 「装 置平衡」的油水分离槽所流出来的油脂量.重复测量五次. 2.比较图

三、图

六、图七装置油脂截留的有效率.

(四)探讨油水分离槽中排水管和出水口的个数对油脂截留有效率的影响: 1.装置大致如图七,但在相同的高度各装设两根管子(如图八) ,使装置平衡后, 测量

50 ml 的沙拉油和 150ml 的水的混合液通过油水分离槽后,所流出来的油 脂量.重复测量五次. 2.比较图

七、图八装置油脂截留的有效率.

3

(五)探讨油水分离槽中排水管的长短对油脂截留有效率的影响: 1.装置如图九,测量

50 ml 的沙拉油和 150ml 的水的混合液通过各个已「装置平 衡」的油水分离槽所流出来的油脂量.重复测量五次. 2.比较图

二、图九装置油脂截留的有效率.

(六)探讨油水比例对图七装置油脂截留有效率的影响: 1.装置如图七,达装置平衡后,测量

100 ml 的沙拉油和 100ml 的水的混合液通过 油水分离槽后,所流出来的油脂量.重复测量五次. 2.装置如图七,达装置平衡后,测量

65 ml 的沙拉油和 135ml 的水的混合液通过油 水分离槽后,所流出来的油脂量.重复测量五次. 3.比较步骤

1、2 的结果.

(七)探讨沙拉脱对图七装置油脂截留有效率的影响: 1.装置如图七,达装置平衡后,测量

80 ml 的沙拉油+80ml 的水+40ml 的沙拉脱混 合液通过油水分离槽后,所流出来的油脂量.重复测量五次. 2.装置如图七,达装置平衡后,测量

80 ml 的沙拉油+80ml 的水混合液通过油水分 离槽后,所流出来的油脂量.重复测量五次. 3.比较步骤

1、2 的结果.

(八)探讨油水温度对图七装置油脂截留有效率的影响: 1.装置如图七,将装置平衡. 2.取热水 150ml 和油 50ml 混合之后,用搅拌器搅拌,此时立即观测油水的温度, 待温度平衡不再下降后记录温度,并立即倒入已装置平衡的油水分离槽,纪录 所流出来的油脂量. 3.重复步骤

1、2 共五次,并比较五次结果.

(九)测试装置如图七的排水速率 1. 将出水口堵住,并让 A、B、C、D 槽水装满后,放开出水口,测量十秒钟的流 水量,重覆

5 次后,计算平均流水速率.

(十)综合以上有效提高油脂截留的特性,组装如图十,装设於洗手台排水口,观察油脂 截留的效果.

4 陆、 研究结果:

一、槽的个数对油脂截留有效率的影响:

2 3

4 1 5.75 1.00

2 5.00 1.25

3 6.25 1.25

4 5.00 1.50

5 6.25 0.75 平均(ml) 5.65 1.15 极少无法估计油脂流出观察量油脂截留有效率(%) 88.7 97.7 极大 油脂截留有效率= 50.00 C 平均流出油脂量(ml) 50.00 *

100 A B C D 过滤沉淀槽 数次出量排油的数槽个(个) (ml) 槽的个数对有效率的影响 88.7 97.7 99.9

70 75

80 85

90 95

100 2

3 4 槽的个数 油脂截留有效率有效率 趋势线 (槽的个 数) 极大 (%)

5

二、排水管和出水口的距离对油脂截留有效率的影响: 12-2 8-2 4-2

1 1.00 2.75 5.25

2 1.25 3.25 6.25

3 1.25 3.50 4.75

4 1.50 3.00 5.75

5 0.75 3.25 6.00 平均(ml) 1.15 3.15 5.60 油脂截留有效率(%) 97.7 93.7 88.8 油脂截留有效率=

三、第二排水管高度对油脂截留有效率的影响: 油脂流出观察量均极少无法估计,但从量筒正上方向下直视可明显看出当第二排水 管距杯底 7cm 时(如图七) ,与图三及图六装置比较,量筒中的浮油有明显减少.

四、排水管和出水口的个数对油脂截留有效率的影响: 发现排水管的个数和出水口的个数变为

2 倍时,油脂流出观察量均极少无法估计, 且油脂截留量并没有显著的差异. 50.00 50.00 C 平均流出油脂量(ml) *

100 数次出量排油(cm) (ml) 和的管口水水距排出差排水管和出水口的距离对有效率的影响 88.8 93.7 97.7

80 85

90 95

100 4-2 8-2 12-2 排水管和出水口的距离(cm) 油脂截留有效率有效率 趋势线(排水 管和出水口 的距离) (%)

6

五、排水管的长短对油脂截留有效率的影响:

14 7

1 1.25 1.00

2 1.25 1.25

3 1.75 1.25

4 1.25 1.50

5 1.75 0.75 平均(ml) 1.45 1.15 油脂截留有效率(%) 97.1 97.7 油脂截留有效率=

六、油水比例对图七装置油脂截留有效率的影响: 油水比例不同时,油脂流出观察量均极少无法估计,且对图七装置油脂截留量没有 显著的差异.

七、沙拉脱对图七装置油脂截留有效率的影响: 无论是否使用沙拉脱,油脂流出观察量均极少无法估计,且对图七装置油脂截留量 没有显著的差异.

八、油水温度对图七装置油脂截留有效率的影响: 对於油水温度的差异,油脂流出观察量均极少无法估计,且对图七装置油脂截留量 没有显著的差异.

九、测试装置如图七的排水速率,结果如下: 次数

1 2

3 4

5 平均 流出量 平均速率 (ml/s) 10sec 流 出量(ml) 167.50 170.00 167.50 165.00 160.00 166.00 16.60

十、运用油水分离槽处理营养午餐后清洗碗盘的污水,观测结果如图: 50.00 50.00 C 平均流出油脂量(ml) *

100 数次出量排油(ml) 排水管 长度 (cm)

7 柒、 讨论:

一、 理论上,我们认为要有足够时间,才能使油脂浮至液面,截留下来,不随水流出. 但必须考虑空间问题,油水分离槽的个数不能无限制增加.由结果

(一) ,当槽的 个数达到四个时,已能有效的截留油脂;

由结果

(二) ,排水管和出水口的距离愈 大,愈能延长水流停留时间,油脂截留有效率愈高,当排水管和出水口差距达

10 公分时,有效率已达 97%以上;

由结果

(三) ,第二排水管距杯底较远时,可有效 防止液体流至第二槽时的水流过大,致油水分离时间不够,直接经由第二排水管流 入第三个槽,因而降低油脂截留的有效率.由结果

(五) ,排水管的长度并不影响 油脂截留效率,表示液体在排水管内停留的时间长短与油脂截留效率无关,排水管 只是纯粹让液体通过.综合以上结果,如图七装置具有较高的油脂截留效率.

二、 大量的污水进入油水分离槽时,可能会使第一个槽的水满出,而破坏了平衡装置, 图十一:过滤沉淀槽 (提供菜渣过滤及沙粒沉淀) 图十二:A 槽油脂截留情形 图十三:B 槽油脂截留情形 图十四:C 槽油脂截留情形 图十五:D 槽油脂甚少

8 造成效率降低.我们在同一高度装设两根管子,使排水量增加.由结果

(四) ,油 脂截留效率并无明显的降低,表示当图七装置增设为两倍数目的排水管和出水口 时,尚能符合油脂截留的需求.

三、 由结果

(六) ,当油量与水量高达 1:1 时(以此代表高油脂污水),图七装置仍能符合 油脂截留的需求.

四、 热水和沙拉脱等清洁剂可以帮助油脂溶解於水中,因而降低油脂截留的有效率.由 结果

(七) 、

(八) ,直接观察油脂流出量,并无明显的差异.但我们推测会有部分 的油脂会溶解在水中,这些油脂是无法直接用观察读取的,因此我们无法得知真正 油脂截留的效果,碍於学校设备限制,可能必须使用特殊的仪器测量截留於四个槽 内的油脂量,才能得以知晓,此为本实验的缺憾.

五、 由於材料取得不易的关........