恒奧德儀器4組污泥比阻測定實驗2組污泥比阻測定儀說明書測定污泥的脫水性能從而優化污水處理工藝

目    錄

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  實驗結果整理     …………4

第六章  實驗結果討論     ……….. 4

第七章  實驗裝置的組成和規格            …………4

第八章  定期檢查項目                    …………5

第九章  設備發生故障                    …………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據僅供參考：根據學校實際實驗得出的數據為準。)

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（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。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（如壓濾脫水）；

4、 造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，也可視為一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：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數據，用圖解法求取，

                               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，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。

2

三、實驗裝置與設備：

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；一端用硬塑料管聯結抽氣接管，另一端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸濾筒內的空氣，使筒內形成一定的真空度。

（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）混凝劑調節污泥（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。

6、 放50-100ml調節好的污泥在漏斗內，（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。

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。

3

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、實驗結果整理：

1、 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）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、 將實驗測得數據按表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

t

.                   

六、實驗結果討論：

1、 比阻抗的大小與污泥的固體濃度有否關系？是怎樣的關系？

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     

4

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