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2組污泥比阻的測定說明說明書
污泥比阻的測定說明
北京恒奧德儀器 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。)
、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(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、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(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(jié)閥調節(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(chǎn)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= 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)通過測定系列的r—V數(shù)據(jù)
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,
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(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。它上有真空表和調節(jié)閥,下有放空閥;端用硬塑料管聯(lián)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(jié)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(jié)閥調節(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,關閉真空泵。
放50-100ml調節(jié)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(jié)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(jié)真空度調節(jié)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。