高校教學(xué)用多組污泥比阻測(cè)定儀說(shuō)明書

注意：(本說(shuō)明書及提供的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考：根據(jù)學(xué)校實(shí)際實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。)

一、實(shí)驗(yàn)?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(biāo)，污泥比阻愈大，脫水性能愈差，反之

脫水性能愈好。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定活性污泥的比阻，是以FeCl3和Al2(SO4)3為混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)。

希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到下述目的：

1、 掌握測(cè)定污泥比阻的實(shí)驗(yàn)方法；

2、 掌握用布氏漏斗試驗(yàn)選擇混凝劑；

3、 掌握確定投加混凝劑的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

污泥比阻是單位過(guò)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(shí)，濾液通過(guò)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(yàn)，通過(guò)測(cè)定污泥濾液濾過(guò)介質(zhì)的速度快慢來(lái)確定污泥比阻的大小，并比較不同污泥的過(guò)濾性能，確定最佳混凝劑及其投加量。

污泥脫水是依靠過(guò)濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使水分強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，達(dá)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(chǎng)的滲透脫水）；

2、 過(guò)濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓（如真空過(guò)濾脫水）；

3、 加壓污泥把水分過(guò)濾介質(zhì)（如壓濾脫水）；

4、 造成離心力作為推動(dòng)力（如離心脫水）。

根據(jù)推動(dòng)力在脫水過(guò)程中的演變，可分為定壓過(guò)濾與恒豎過(guò)濾兩種。前者在過(guò)濾工程中壓力保持不變；后者在過(guò)濾過(guò)程中過(guò)濾速度保持不變。

本實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程壓力差恒定。

過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾液只需克服過(guò)濾介質(zhì)的阻力，當(dāng)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(guò)濾介質(zhì)，孔道屬于毛細(xì)管。因此，真正的過(guò)濾層包括濾餅與過(guò)濾介質(zhì)。由于過(guò)濾介質(zhì)的孔徑遠(yuǎn)比污泥顆粒的粒徑大，所以只過(guò)濾開(kāi)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(wú)機(jī)沉渣，在壓力作用下，顆粒不會(huì)變形，因而濾餅中濾液的通道（如毛細(xì)管孔徑與長(zhǎng)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(huì)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(guò)濾時(shí)，濾液體積V與壓強(qiáng)降P、過(guò)濾面積A、過(guò)濾時(shí)間t成正比，而與過(guò)濾阻力R、濾液粘滯度u成正比，即過(guò)濾時(shí)：V=? Par uR?（ml） （14-1）

式中：V——濾液體積（ml）；

P——過(guò)濾時(shí)壓強(qiáng)（Pa）

A——過(guò)濾面積（cm2）

t——過(guò)濾時(shí)間（s）

u——濾液粘度（Pa·s）

R——單位過(guò)濾面積上，通過(guò)單位體積的濾液所產(chǎn)生的過(guò)濾阻力，決定于濾餅性質(zhì)（cm-1）

過(guò)濾阻力R包括濾餅阻力Rz和過(guò)濾介質(zhì)阻力Rg兩部分。阻力R隨濾餅厚度增加而增加，過(guò)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(shè)每濾過(guò)單位體積的濾液，在過(guò)濾介質(zhì)上截留的濾餅體積為υ，則當(dāng)濾液體積為V時(shí)，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(guò)單位體積得濾液在過(guò)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(guò)濾時(shí)，式（14-5）對(duì)時(shí)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(shuō)明：在定壓下過(guò)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(shí)驗(yàn)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(guò)測(cè)定一系列的r—V數(shù)據(jù)，用圖解法求取，見(jiàn)圖14-1，C的求

、實(shí)驗(yàn)步驟：

1、 測(cè)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(rùn)濕，貼緊周底。

5、 啟動(dòng)真空泵，用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)真空壓力到比實(shí)驗(yàn)壓力小約1/3，實(shí)驗(yàn)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(guò)濾紙高度），使其依靠重力過(guò)濾1分鐘，啟動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力至實(shí)驗(yàn)壓力，記下此時(shí)計(jì)量筒內(nèi)的濾液體積V0。啟動(dòng)秒表。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，仔細(xì)調(diào)節(jié)真空度調(diào)節(jié)閥，以保持實(shí)驗(yàn)壓力恒定。

7、 每隔一定時(shí)間（開(kāi)始過(guò)濾時(shí)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(guò)濾至濾餅破裂，真空破壞，如真空長(zhǎng)時(shí)間不破壞，則過(guò)濾20分鐘即可停止（也可30-40min，待泥餅形成為止）。

9、 測(cè)出定壓過(guò)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(shí)驗(yàn)步驟4-9分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

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注意事項(xiàng)：

1、 污泥中加混凝劑后，應(yīng)充分混合。

2、 在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中，真空度應(yīng)始終保持一致。

3、 實(shí)驗(yàn)時(shí)，抽真空裝置的各個(gè)接頭均不應(yīng)漏氣。