北京恒奧德儀器儀表有限公司
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污泥比阻的測定裝置操作原理
第一章 實驗目的…………1
第二章 實驗原理…………1
第三章 實驗裝置及設備：…………3
第四章 實驗步驟…………3
第五章 實驗結(jié)果整理…………4
第六章 實驗結(jié)果討論……….. 4
第七章 實驗裝置的組成和規(guī)格 …………4
第八章 定期檢查項目 …………5
第九章 設備發(fā)生故障 …………5
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(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、實驗目的：
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)，用圖解法求取，見圖14-1，C的求法為：
1 ぃ （s/ml）
0 n b=tg0= n m
m
↑
0 V（ml）
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+VbCb Vb=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= CbC0 Cb-C0（g/ml） （14-12）
投加混凝劑可以改善污泥的脫水性質(zhì)，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，一般為污泥干重的5-10％；高分子混凝劑，如聚丙烯酰胺、堿式氯化鋁等，投加量一般為污泥干重的1％。
一般認為：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。
活性污泥的比阻一般為（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：
（一）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
1、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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥，下有放空閥；一端用硬塑料管聯(lián)結(jié)抽氣接管，另一端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸濾筒內(nèi)的空氣，使筒內(nèi)形成一定的真空度。
（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：
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。
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注意事項：
1、污泥中加混凝劑后，應充分混合。
2、在整個過濾過程中，真空度應始終保持一致。
3、實驗時，抽真空裝置的各個接頭均不應漏氣。
五、實驗結(jié)果整理：
1、測定并記錄實驗基本參數(shù)：
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）3 mg/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。
2、將實驗測得數(shù)據(jù)按表14-1記錄并計算。
3、以t/V為縱坐標，V為橫坐標作圖，求b。
4、根據(jù)泥餅和污泥固體濃度求出C。
5、計算實驗條件下的比阻r。
6、以比阻r為縱坐標，混凝劑投加量為橫坐標作圖，求最佳投藥量。
不加混凝劑的污泥加FeCl3的污泥加Al2（SO4）3的污泥
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六、實驗結(jié)果討論：
1、比阻抗的大小與污泥的固體濃度有否關(guān)系？是怎樣的關(guān)系？
2、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？
3、對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題加以議論。
四、設備的組成和規(guī)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
一、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、定期維護工作：
1． 不用時吸濾筒一定要排放出水
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