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中瑞祥多樣污泥比阻的測定使用說明實驗?zāi)康?/div>

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

 

一、實驗?zāi)康模?/span>

 

污泥比阻（或稱比阻抗）是表示污泥脫水性能的綜合性指標，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為混凝劑進行試驗。

 

希望通過實驗達到下述目的：

 

1、 掌握測定污泥比阻的實驗方法；

 

2、 掌握用布氏漏斗試驗選擇混凝劑；

 

3、 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(shù)值上等于粘滯度為1時，濾液通過單位重量的泥餅產(chǎn)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(zhì)、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(zhì)的速度快慢來確定污泥比阻的大小，并比較不同污泥的過濾性能，確定最佳混凝劑及其投加量。

 

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

 

1、 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）；

 

2、 過濾介質(zhì)的一面造成負壓（如真空過濾脫水）；

 

3、 加壓污泥把水分過濾介質(zhì)（如壓濾脫水）；

 

4、 造成離心力作為推動力（如離心脫水）。

 

根據(jù)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。前者在過濾工程中壓力保持不變；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造成壓力差，并用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)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(zhì)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，也可視為一種多孔性的過濾介質(zhì)，孔道屬于毛細管。因此，真正的過濾層包括濾餅與過濾介質(zhì)。由于過濾介質(zhì)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(zhì)不同，濾餅的性質(zhì)可分為兩類：一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；另一類為可壓縮性濾餅，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(chǎn)生的過濾阻力，決定于濾餅性質(zhì)（cm-1）

 

過濾阻力R包括濾餅阻力Rz和過濾介質(zhì)阻力Rg兩部分。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

 

1

 

設(shè)每濾過單位體積的濾液，在過濾介質(zhì)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?＝? PA2 u（υVRz+RgA）? （14-4）

 

若以濾過單位體積得濾液在過濾介質(zhì)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?＝? PA2 u（CVr+RgA）? （14-5）

 

式中：r——污泥比阻

 

定壓過濾時，式（14-5）對時間積分：∫˙0 dt=∫v0 ( ? uCVr PA2? +? Ur0 PA? )dV （14-6）

 

t=? uCrV2r 2PA2? +? uR0V PA?

 

? t V?=? uCrV 2PA2? + ? uRg PA? （14-7）

 

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

 

斜率b=? uCr 2PA2? 截距 a=? uRg PA? 因此比阻公式為 r＝? 2PA2 u?·? 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）通過測定一系列的r—V數(shù)據(jù)

實驗步驟：

 

1、 測定污泥的固體濃度C0。

 

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

 

3、 用FeCl3（10g/l）混凝劑調(diào)節(jié)污泥（每組加一種混凝劑量，加量分別為污泥干重的5％、6％、7％、8％、9％、10％）。

 

4、 在布氏漏斗上放置快速濾紙（直徑大于漏斗，最好大于一倍），用水潤濕，貼緊周底。

 

5、 啟動真空泵，用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)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(guān)閉真空泵。

 

6、 放50-100ml調(diào)節(jié)好的污泥在漏斗內(nèi)，（污泥高度不超過濾紙高度），使其依靠重力過濾1分鐘，啟動真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力至實驗壓力，記下此時計量筒內(nèi)的濾液體積V0。啟動秒表。在整個實驗過程中，仔細調(diào)節(jié)真空度調(diào)節(jié)閥，以保持實驗壓力恒定。

 

7、 每隔一定時間（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(nèi)相應(yīng)的濾液體積V1。

 

8、 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）。

 

9、 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分別進行實驗。