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2組污泥比阻的測(cè)定說明說明書
污泥比阻的測(cè)定說明
北京恒奧德儀器 注意:(本說明書及提供的計(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)。)
、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為混凝劑行試驗(yàn)。
希望通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到下述目的:
掌握測(cè)定污泥比阻的實(shí)驗(yàn)方法;
掌握用布氏漏斗試驗(yàn)選擇混凝劑;
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),通過測(cè)定污泥濾液濾過介質(zhì)的速度快慢來(lái)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(zhì)(多孔性物質(zhì))兩面的壓力差作為推動(dòng)力,使水分強(qiáng)制通過過濾介質(zhì),固體顆粒被截留在介質(zhì)上,達(dá)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(chǎng)的滲透脫水);
過濾介質(zhì)的面成負(fù)壓(如真空過濾脫水);
加壓污泥把水分過濾介質(zhì)(如壓濾脫水);
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(shí)驗(yàn)是用抽真空的方法成壓力差,并用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力,使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程壓力差恒定。
過濾開始時(shí),濾液只需克服過濾介質(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,也可視為種多孔性的過濾介質(zhì),孔道屬于毛細(xì)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(yuǎn)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: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。
過濾時(shí),濾液體積V與壓強(qiáng)降P、過濾面積A、過濾時(shí)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(shí):V= Par uR(ml) (14-1)
式中:V——濾液體積(ml);
P——過濾時(shí)壓強(qiáng)(Pa)
A——過濾面積(cm2)
t——過濾時(shí)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(shè)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(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(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(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)通過測(cè)定系列的r—V數(shù)據(jù)
三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備:
()實(shí)驗(yàn)裝置:
實(shí)驗(yàn)裝置由真空泵、吸濾筒、計(jì)量筒、抽氣接管、布氏漏斗等組成,
不銹鋼固定架 2、計(jì)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(jì)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(jī)玻璃制成。它上有真空表和調(diào)節(jié)閥,下有放空閥;端用硬塑料管聯(lián)結(jié)抽氣接管,另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)形成定的真空度。
(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器儀表:(由用戶自行購(gòu)買):
1、秒表 1塊
2、烘箱 1臺(tái)
3、分析天平 1臺(tái)
四、實(shí)驗(yàn)步驟:
測(cè)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(diào)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(rùn)濕,貼緊周底。
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。
放50-100ml調(diào)節(jié)好的污泥在漏斗內(nèi),(污泥度不過濾紙度),使其依靠重力過濾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。
每隔定時(shí)間(開始過濾時(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。
定壓過濾至濾餅破裂,真空破壞,如真空長(zhǎng)時(shí)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(cè)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(shí)驗(yàn)步驟4-9分別行實(shí)驗(yàn)。
3
注意事項(xiàng):
污泥中加混凝劑后,應(yīng)充分混合。
在整個(gè)過濾過程中,真空度應(yīng)始終保持致。
實(shí)驗(yàn)時(shí),抽真空裝置的各個(gè)接頭均不應(yīng)漏氣。
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