污泥比阻的测定装置操作原理

第一章  实验目的…………1

第二章  实验原理…………1

第三章  实验装置及设备：…………3

第四章  实验步骤…………3

第五章  实验结果整理…………4

第六章  实验结果讨论……….. 4

第七章  实验装置的组成和规格            …………4

第八章  定期检查项目                    …………5

第九章  设备发生故障                    …………5

污泥比阻的测定说明

 注意：(本说明书及提供的计算方法和实验数据仅供参考：根据学校实际实验得出的数据为准。)

一、实验目的：

污泥比阻（或称比阻抗）是表示污泥脱水性能的综合性指标，污泥比阻愈大，脱水性能愈差，反之脱水性能愈好。本实验测定活性污泥的比阻，是以FeCl3和Al2(SO4)3为混凝剂进行试验。

希望通过实验达到下述目的：

1、掌握测定污泥比阻的实验方法；

2、掌握用布氏漏斗试验选择混凝剂；

3、掌握确定投加混凝剂的方法。

二、实验原理：

污泥比阻是单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力，在数值上等于粘滞度为1时，滤液通过单位重量的泥饼产生单位滤液流率所需要的压差，

影响污泥脱水性能的因素有：污泥的性质、污泥的浓度、污泥和滤液的粘滞度、混凝剂的种类和投加量等。通常是用布氏漏斗试验，通过测定污泥滤液滤过介质的速度快慢来确定污泥比阻的大小，并比较不同污泥的过滤性能，确定最佳混凝剂及其投加量。

污泥脱水是依靠过滤介质（多孔性物质）两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上，达到脱水的目的。造成压力差的方法有四种：

1、依靠污泥本身厚度的静压力（如污泥自然干化场的渗透脱水）；

2、过滤介质的一面造成负压（如真空过滤脱水）；

3、加压污泥把水分过滤介质（如压滤脱水）；

4、造成离心力作为推动力（如离心脱水）。

根据推动力在脱水过程中的演变，可分为定压过滤与恒竖过滤两种。前者在过滤工程中压力保持不变；后者在过滤过程中过滤速度保持不变。

本实验是用抽真空的方法造成压力差，并用调节阀调节压力，使整个实验过程压力差恒定。

过滤开始时，滤液只需克服过滤介质的阻力，当滤饼逐步形成后，滤液还需克服滤饼本身的阻力。滤饼是由污泥的颗粒堆积而成的，也可视为一种多孔性的过滤介质，孔道属于毛细管。因此，真正的过滤层包括滤饼与过滤介质。由于过滤介质的孔径远比污泥颗粒的粒径大，所以只过滤开始阶段，滤液往往是浑浊的。随着滤饼的形成，阻力变大，滤液变清。

由于污泥悬浮颗粒的性质不同，滤饼的性质可分为两类：一类为不可压缩性滤饼，如沉砂、初次沉淀污泥或其他无机沉渣，在压力作用下，颗粒不会变形，因而滤饼中滤液的通道（如毛细管孔径与长度）不因压力作用的变化而改变；另一类为可压缩性滤饼，如活性污泥，在压力的作用下，颗?；岜湫?，随着压力增加，颗粒被压缩并挤入孔道中，使滤液的通道变小，阻力增加。

过滤时，滤液体积V与压强降P、过滤面积A、过滤时间t成正比，而与过滤阻力R、滤液粘滞度u成正比，即过滤时：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中：V——滤液体积（ml）；

      P——过滤时压强（Pa）

      A——过滤面积（cm2）

      t——过滤时间（s）

          u——滤液粘度（Pa·s）

          R——单位过滤面积上，通过单位体积的滤液所产生的过滤阻力，决定于滤饼性质（cm-1）

过滤阻力R包括滤饼阻力Rz和过滤介质阻力Rg两部分。阻力R随滤饼厚度增加而增加，过滤速度则随滤饼厚度

的增加而减小，因此将式（14-1）改写成微分形式： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δRz+Rg)   （14-2）

式中：δ——泥饼的厚度

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设每滤过单位体积的滤液，在过滤介质上截留的滤饼体积为υ，则当滤液体积为V时，滤饼体积为υ·V，因此δA=υV 

δ＝ υV  A  （14-3）

将式（14-3）代入式（14-2）得 dV  dr＝      PA2        u（υVRz+RgA）  （14-4）

若以滤过单位体积得滤液在过滤介质上截留得滤饼干固体重量C代替υ，并以单位重量得阻抗r代替Rz,则式（14-4）可改写成 dV  dr＝      PA2        u（CVr+RgA）  （14-5）

式中：r——污泥比阻

定压过滤时，式（14-5）对时间积分：∫˙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）说明：在定压下过滤，t/V与V成直线关系，即：y-bx+a

                斜率b= uCr  2PA2   截距 a= uRg  PA    因此比阻公式为 r＝ 2PA2   u· b  C  （14-8）

r单位为cm/g，b为s/cm6，C为g/cm3

从式（14-8）可以看出，要求得污泥比阻r，需在实验条件下求出斜率b和C0b的求法是：可在定压下（真空度保持不变）通过测定一系列的r—V数据，用图解法求取，见图14-1，C的求法为：

             1  ぃ （s/ml） 

                               0    n       b=tg0= n  m

                                 m

           ↑

         0                                                           V（ml）  

                           图14-1图解法求b示意图

C＝（V0-Vy）     Cb （g泥饼干重/ml滤液）  （14-9）

式中：V0——原污泥体积（ml）

      Vy——滤液体积（ml）

      Cb——滤饼固体浓度（g/ml）

      V0C0=VyCy+VbCb        Vb=V0Vy

      Vy= V0（C0-Cb）    Cy-Cb   （14-10）

式中：C0——原污泥固体浓度（g/ml）

      Cy——滤液中固体浓度（g/ml）

      Vb——滤饼体积（ml）

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

因滤液固体浓度Cy相对污泥固体浓度C0来讲要小得多，故忽略不计，因此C=  CbC0  Cb-C0（g/ml）     （14-12）

投加混凝剂可以改善污泥的脱水性质，使污泥的比阻减小，对于无机混凝剂，如FeCl3、Al2(SO4)3等的投加量，一般为污泥干重的5-10％；高分子混凝剂，如聚丙烯酰胺、碱式氯化铝等，投加量一般为污泥干重的1％。

一般认为：比阻抗在1012-1013cm/g为难过滤污泥；在（0.5-0.9）×1012cm/g为中等，小于0.4××1012cm/g为易过滤污泥。

活性污泥的比阻一般为（2.74-2.94）×1013cm/g；消化污泥的比阻为（1.17-1.37）×1013cm/g；初沉污泥的比阻为（3.9-5.8）×1012cm/g。

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三、实验装置与设备：

（一）实验装置：

实验装置由真空泵、吸滤筒、计量筒、抽气接管、布氏漏斗等组成，

图14-2比阻抗实验装置图

1、不锈钢固定架    2、计量筒    3、抽气接管    4、布氏漏斗    5、吸滤筒    6、真空泵

7、真空表    8、调节阀    9、放空阀    10、硬塑料管    11、硬橡皮管

计量筒为具塞玻璃量筒，用不锈钢架子固定夹住，上接抽气接管和布氏漏斗。吸滤筒作为真空室及盛水之用，是用有机玻璃制成。它上有真空表和调节阀，下有放空阀；一端用硬塑料管联结抽气接管，另一端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸滤筒内的空气，使筒内形成一定的真空度。

（二）实验设备和仪器仪表：(由用户自行购买)：

1、秒表1块

2、烘箱   1台

3、分析天平    1台

四、实验步骤：

1、测定污泥的固体浓度C0。

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

3、用FeCl3（10g/l）混凝剂调节污泥（每组加一种混凝剂量，加量分别为污泥干重的5％、6％、7％、8％、9％、10％）。

4、在布氏漏斗上放置快速滤纸（直径大于漏斗，最好大于一倍），用水润湿，贴紧周底。

5、启动真空泵，用调节阀调节真空压力到比实验压力小约1/3，实验压力为35.5kPa（真空度266mmHg）或70.9 kPa（真空度532mmHg），使滤纸紧贴漏斗底，关闭真空泵。

6、放50-100ml调节好的污泥在漏斗内，（污泥高度不超过滤纸高度），使其依靠重力过滤1分钟，启动真空泵，调节真空压力至实验压力，记下此时计量筒内的滤液体积V0。启动秒表。在整个实验过程中，仔细调节真空度调节阀，以保持实验压力恒定。

7、每隔一定时间（开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后每隔30s或1min），记下记量筒内相应的滤液体积V1。

8、定压过滤至滤饼破裂，真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20分钟即可停止（也可30-40min，待泥饼形成为止）。

9、测出定压过滤后滤饼的厚度及固体浓度。

10、另取加Al2（SO4）3混凝剂的污泥（每组加混凝剂与加FeCl3量相同）及不加混凝剂的污泥，按实验步骤4-9分别进行实验。

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注意事项：

1、污泥中加混凝剂后，应充分混合。

2、在整个过滤过程中，真空度应始终保持一致。

3、实验时，抽真空装置的各个接头均不应漏气。

五、实验结果整理：

1、测定并记录实验基本参数：

实验日期      年    月    日        实验真空度              kPa

加混凝剂量及泥饼厚度

○1加Al2（SO4）3                 mg/l，泥饼厚度δ2＝              mm。

○2加FeCl3                 mg/l，泥饼厚度δ2＝              mm。

○3不加混凝剂的泥饼厚度δ2＝              mm。

  污泥固体浓度C0＝              g/ml。

  泥饼固体浓度Cb＝              g/ml。

2、将实验测得数据按表14-1记录并计算。

3、以t/V为纵坐标，V为横坐标作图，求b。

4、根据泥饼和污泥固体浓度求出C。

5、计算实验条件下的比阻r。

6、以比阻r为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标作图，求最佳投药量。

不加混凝剂的污泥加FeCl3的污泥加Al2（SO4）3的污泥

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六、实验结果讨论：

1、比阻抗的大小与污泥的固体浓度有否关系？是怎样的关系？

2、活性污泥在真空过滤时，能否讲真空度越大泥饼的固体浓度越大？为什么？

3、对实验中发现的问题加以议论。

四、设备的组成和规格：

      1、用有机玻璃圆管制成吸滤筒1套(Φ150mm×250mm、2、并配有300ml计量筒2套、3、陶瓷布氏漏斗2只、4、抽气接管1根、5、连接管道1根、6、真空表1只、7、真空泵1台、8、放气阀1只、9、渗漏阀1只、10、带移动轮子不锈钢台架1套等。

17、实验装置总尺寸：500mm×300mm×1300mm      

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八、定期检查项目

一、定期检查项目

1．抽气接管、布氏漏斗、硬塑料管、硬橡皮管； 

2．真空表、等设备是否正常；

3、吸滤筒、真空泵是否正常运行； 

二、定期维护工作： 

1． 不用时吸滤筒一定要排放出水

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