恒奧德新品污泥比阻的測定說明實驗原理

　　污泥比阻的測定說明

　　注意：(本說明書及提供的計算方法和實驗數據僅供參考：根據學校實際實驗得出的數據為準。)

　　、實驗目的：

　　污泥比阻(或稱比阻抗)是表示污泥脫水性能的綜合性標，污泥比阻愈大，脫水性能愈差，反之脫水性能愈好。本實驗測定活性污泥的比阻，是以FeCl3和Al2(SO4)3為混凝劑行試驗。

　　希望通過實驗達到下述目的：

　　掌握測定污泥比阻的實驗方法;

　　掌握用布氏漏斗試驗選擇混凝劑;

　　掌握確定投加混凝劑的方法。

　　二、實驗原理：

　　污泥比阻是單位過濾面積上，單位干重濾餅所具有的阻力，在數值上等于粘滯度為1時，濾液通過單位重量的泥餅產生單位濾液流率所需要的壓差，

　　影響污泥脫水性能的因素有：污泥的性質、污泥的濃度、污泥和濾液的粘滯度、混凝劑的種類和投加量等。通常是用布氏漏斗試驗，通過測定污泥濾液濾過介質的速度快慢來確定污泥比阻的大小，并不同污泥的過濾性能，確定佳混凝劑及其投加量。

　　污泥脫水是依靠過濾介質(多孔性物質)兩面的壓力差作為推動力，使水分強制通過過濾介質，固體顆粒被截留在介質上，達到脫水的目的。成壓力差的方法有四種：

　　依靠污泥本身厚度的靜壓力(如污泥自然干化場的滲透脫水);

　　過濾介質的面成負壓(如真空過濾脫水);

　　加壓污泥把水分過濾介質(如壓濾脫水);

　　成離心力作為推動力(如離心脫水)。

　　根據推動力在脫水過程中的演變，可分為定壓過濾與恒豎過濾兩種。前者在過濾程中壓力保持不變;后者在過濾過程中過濾速度保持不變。

　　本實驗是用抽真空的方法成壓力差，并用調節閥調節壓力，使整個實驗過程壓力差恒定。

　　過濾開始時，濾液只需克服過濾介質的阻力，當濾餅逐步形成后，濾液還需克服濾餅本身的阻力。濾餅是由污泥的顆粒堆積而成的，也可視為種多孔性的過濾介質，孔道屬于毛細管。因此，真正的過濾層包括濾餅與過濾介質。由于過濾介質的孔徑遠比污泥顆粒的粒徑大，所以只過濾開始階段，濾液往往是渾濁的。隨著濾餅的形成，阻力變大，濾液變清。

　　由于污泥懸浮顆粒的性質不同，濾餅的性質可分為兩類：類為不可壓縮性濾餅，如沉砂、初次沉淀污泥或其他無機沉渣，在壓力作用下，顆粒不會變形，因而濾餅中濾液的通道(如毛細管孔徑與長度)不因壓力作用的變化而改變;另類為可壓縮性濾餅，如活性污泥，在壓力的作用下，顆粒會變形，隨著壓力增加，顆粒被壓縮并擠入孔道中，使濾液的通道變小，阻力增加。

　　過濾時，濾液體積V與壓強降P、過濾面積A、過濾時間t成正比，而與過濾阻力R、濾液粘滯度u成正比，即過濾時：V=Par uR(ml)(14-1)

　　式中：V——濾液體積(ml);

　　P——過濾時壓強(Pa)

　　A——過濾面積(cm2)

　　t——過濾時間(s)

　　u——濾液粘度(Pa·s)

　　R——單位過濾面積上，通過單位體積的濾液所產生的過濾阻力，決定于濾餅性質(cm-1)

　　過濾阻力R包括濾餅阻力Rz和過濾介質阻力Rg兩分。阻力R隨濾餅厚度增加而增加，過濾速度則隨濾餅厚度

　　的增加而減小，因此將式(14-1)改寫成微分形式：dV dt =PA uR=RA u(δRz+Rg)(14-2)

　　式中：δ——泥餅的厚度

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　　設每濾過單位體積的濾液，在過濾介質上截留的濾餅體積為υ，則當濾液體積為V時，濾餅體積為υ·V，因此δA=υV

　　δ=υV A(14-3)

　　將式(14-3)代入式(14-2)得dV dr=PA2u(υVRz+RgA)(14-4)

　　若以濾過單位體積得濾液在過濾介質上截留得濾餅干固體重量C代替υ，并以單位重量得阻抗r代替Rz,則式(14-4)可改寫成dV dr=PA2u(CVr+RgA)(14-5)

　　式中：r——污泥比阻

　　定壓過濾時，式(14-5)對時間積分：∫˙0dt=∫v0 ( uCVr PA2+Ur0PA)dV (14-6)

　　t=uCrV2r 2PA2+uR0V PA

　　t V=uCrV 2PA2+ uRgPA(14-7)

　　式(14-7)說明：在定壓下過濾，t/V與V成直線關系，即：y-bx+a

　　斜率b=uCr 2PA2截距a=uRgPA因此比阻公式為r=2PA2u·b C(14-8)

　　r單位為cm/g，b為s/cm6，C為g/cm3

　　從式(14-8)可以看出，要求得污泥比阻r，需在實驗條件下求出斜率b和C0b的求法是：可在定壓下(真空度保持不變)通過測定系列的r—V數據，用圖解法求取，見圖14-1，C的求法為：

　　圖14-1圖解法求b示意圖

　　C=(V0-Vy)Cb(g泥餅干重/ml濾液)(14-9)

　　式中：V0——原污泥體積(ml)

　　Vy——濾液體積(ml)

　　Cb——濾餅固體濃度(g/ml)

　　V0C0=VyCy+VbCbVb=V0Vy

　　Vy=V0(C0-Cb)Cy-Cb(14-10)

　　式中：C0——原污泥固體濃度(g/ml)

　　Cy——濾液中固體濃度(g/ml)

　　Vb——濾餅體積(ml)

　　將式(14-10)代入(14-9)得C= Cb(C0-Cy)Cb-C0(g/ml)(14-11)

　　因濾液固體濃度Cy相對污泥固體濃度C0來講要小得多，故忽略不計，因此C= CbC0Cb-C0(g/ml)(14-12)

　　投加混凝劑可以改善污泥的脫水性質，使污泥的比阻減小，對于無機混凝劑，如FeCl3、Al2(SO4)3等的投加量，般為污泥干重的5-10%;分子混凝劑，如聚丙烯酰胺、堿式氯化鋁等，投加量般為污泥干重的1%。

　　般認為：比阻抗在1012-1013cm/g為難過濾污泥;在(0.5-0.9)×1012cm/g為中等，小于0.4××1012cm/g為易過濾污泥。

　　活性污泥的比阻般為(2.74-2.94)×1013cm/g;消化污泥的比阻為(1.17-1.37)×1013cm/g;初沉污泥的比阻為(3.9-5.8)×1012cm/g。

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　　三、實驗裝置與設備：

　　()實驗裝置：

　　實驗裝置由真空泵、吸濾筒、計量筒、抽氣接管、布氏漏斗等組成，

　　圖14-2比阻抗實驗裝置圖

　　不銹鋼固定架2、計量筒3、抽氣接管4、布氏漏斗5、吸濾筒6、真空泵

　　7、真空表8、調節閥9、放空閥10、硬塑料管11、硬橡皮管

　　計量筒為具塞玻璃量筒，用不銹鋼架子固定夾住，上接抽氣接管和布氏漏斗。吸濾筒作為真空室及盛水之用，是用有機玻璃制成。它上有真空表和調節閥，下有放空閥;端用硬塑料管聯結抽氣接管，另端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸濾筒內的空氣，使筒內形成定的真空度。

　　(二)實驗設備和儀器儀表：(由用戶自行購買)：

　　1、秒表 1塊

　　2、烘箱 1臺

　　3、分析天平 1臺

　　四、實驗步驟：

　　測定污泥的固體濃度C0。

　　配制FeCl3(10g/l)和Al2(SO4)3(10g/l)混凝劑溶液。

　　用FeCl3(10g/l)混凝劑調節污泥(每組加種混凝劑量，加量分別為污泥干重的5%、6%、7%、8%、9%、10%)。

　　在布氏漏斗上放置快速濾紙(直徑大于漏斗，好大于倍)，用水潤濕，貼緊周底。

　　啟動真空泵，用調節閥調節真空壓力到比實驗壓力小約1/3，實驗壓力為35.5kPa(真空度266mmHg)或70.9 kPa(真空度532mmHg)，使濾紙緊貼漏斗底，關閉真空泵。

　　放50-100ml調節好的污泥在漏斗內，(污泥度不過濾紙度)，使其依靠重力過濾1分鐘，啟動真空泵，調節真空壓力至實驗壓力，記下此時計量筒內的濾液體積V0。啟動秒表。在整個實驗過程中，仔細調節真空度調節閥，以保持實驗壓力恒定。

　　每隔定時間(開始過濾時可每隔10s或15s，濾速減慢后每隔30s或1min)，記下記量筒內相應的濾液體積V1。

　　定壓過濾至濾餅破裂，真空破壞，如真空長時間不破壞，則過濾20分鐘即可停止(也可30-40min，待泥餅形成為止)。

　　測出定壓過濾后濾餅的厚度及固體濃度。

　　10、另取加Al2(SO4)3混凝劑的污泥(每組加混凝劑與加FeCl3量相同)及不加混凝劑的污泥，按實驗步驟4-9分別行實驗。

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　　注意事項：

　　污泥中加混凝劑后，應充分混合。

　　在整個過濾過程中，真空度應始終保持致。

　　實驗時，抽真空裝置的各個接頭均不應漏氣。

　　五、實驗結果整理：

　　測定并記錄實驗基本參數：

　　實驗日期年月日實驗真空度kPa

　　加混凝劑量及泥餅厚度

　　1加Al2(SO4)3mg/l，泥餅厚度δ2=mm。

　　2加FeCl3 mg/l，泥餅厚度δ2=mm。

　　3不加混凝劑的泥餅厚度δ2=mm。

　　污泥固體濃度C0=g/ml。

　　泥餅固體濃度Cb=g/ml。

　　將實驗測得數據按表14-1記錄并計算。

　　以t/V為縱坐標，V為橫坐標作圖，求b。

　　根據泥餅和污泥固體濃度求出C。

　　計算實驗條件下的比阻r。

　　以比阻r為縱坐標，混凝劑投加量為橫坐標作圖，求佳投藥量。

　　六、實驗結果討論：

　　比阻抗的大小與污泥的固體濃度有否關系?是怎樣的關系?

　　活性污泥在真空過濾時，能否講真空度越大泥餅的固體濃度越大?為什么?

　　對實驗中發現的問題加以議論。

　　四、設備的組成和規格：

　　1、用有機玻璃圓管制成吸濾筒1套(Φ150mm×250mm、2、并配有300ml計量筒2套、3、陶瓷布氏漏斗2只、4、抽氣接管1根、5、連接管道1根、6、真空表1只、7、真空泵1臺、8、放氣閥1只、9、滲漏閥1只、10、帶移動輪子不銹鋼臺架1套等。

　　17、實驗裝置總尺寸：500mm×300mm×1300mm

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　　八、定期檢查項目

　　、定期檢查項目

　　1.抽氣接管、布氏漏斗、硬塑料管、硬橡皮管;

　　2.真空表、等設備是否正常;

　　3、吸濾筒、真空泵是否正常運行;

　　二、定期維護作：

　　1.不用時吸濾筒定要排放出水

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