多樣品污泥比阻測定裝置操作使用高校使用

多樣品污泥比阻測定裝置介紹

　　注意：(本說明及提供的計算方法和實驗數據僅供參考，最終以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（c）

　　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。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

　　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。