实验三比阻测定实验

1实验三比阻测定实验一、实验目的1．进一步加深理解比阻的概念。2．评价滤饼/污泥过滤性能。二、实验原理过滤是分离悬浮液最普遍和最有效的单元操作之一。通过过滤操作可以使固体颗粒和液体分离较为完全。由于过滤属于机械分离操作，与蒸发、干燥等非机械操作相比，其能量消耗比较低。在过滤过程中，滤饼是由截留下的固体颗粒堆积而成的，随着操作的进行，滤饼的厚度与流动阻力逐渐增加。滤饼比阻r是单位厚度滤饼的阻力，反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响。就滤饼过滤而言，滤饼比阻对过滤设备的计算和操作十分重要，直接影响过滤机的生产能力和分离效率。恒压操作条件下K的测定和r的计算是过滤过程研究的重要内容。r不仅与悬浮物的性质及操作压差Δp有关，而且实验过程中的各种操作因素也会影响。另外，对活性污泥法工艺处理生活污水操作而言，产生大量污泥。一般经过经重力浓缩或消化后，含水率约在97％左右，体积大不便于运输。因此一般多采用机械脱水，以减小污泥体积。常用的脱水方法有真空过滤，压滤，离心等方法。影响污泥脱水的因素较多，主要有：（1）污泥浓度，取决于污泥性质及过滤前浓缩程度。（2）污泥性质，含水率。（3）污泥预处理方法。（4）压力差大小。（5）过滤介质种类。由恒压过滤基本方程式：tKAVVVe222(1)式中t----过滤时间，s;V----滤液量，ml;qe---当量滤液体积，ml;K------过滤常数，1/mA------过滤面积cm2。变换得出：2221KAVVKAVte(2)即abxy的形式。而frPKs012(3)式中：P----过滤压力，Pa；2----滤液粘度，sPa；f-----滤过单位体积的滤液在过滤介质上截流的固体重量，g/ml；；0r---比阻，cm/g。比阻r物理意义是：单位重量的污泥在一定压力下过滤时，在单位过滤面积上的阻力，即单位过滤面积上滤饼单位干重所具有的阻力，其大小根据式3有：22fbPAr（cm/g）(4)一般认为：比阻在1012~1013cm/g范围为难过滤污泥；在0.5×1012~0.9×1012cm/g范围为中等；小于0.4×1012cm/g为易过滤污泥。参数b、f均要通过实验测定，不能用公式直接计算。而b为过滤基本方程式（4-1）中t/V～V直线斜率。22PAfrb(5)故以定压下抽率实验为基础，测定以系列的t～V数据，即测定不同过滤时间t时滤液量V,并以滤液量V为横坐标，以t/V为纵坐标，所得直线斜率为b。图3-1图解法求b示意图根据定义，按下式可求出ω值：VWf(6)式中W——滤饼干重，g；V——滤液体积，g/mL。三、实验装置与设备1.实验装置31－固定铁架；2－计量筒；3－抽气接管；4－布氏漏斗；5－吸滤筒；6－真空泵；7－压力表；8－调节阀；9－放空阀；10、11－连接管图3-2比阻实验装置图2.实验设备和仪器仪表（1）分析天平。（2）秒表、滤纸。（3）烘箱。（4）比阻实验装置。四、实验步骤（1）准备待测污泥。（2）布式漏斗中放置滤纸（称重后），用水喷湿。开动真空泵，使量筒中成为负压，滤纸紧贴漏斗，关闭真空泵。（3）把100mL调节好的泥样倒入漏斗，重力过滤1min，记下此时计量筒内的滤液体积V0。再次开动真空泵，调节真空度至实验压力（0.035MPa），使污泥在一定条件下过滤脱水。（4）记录不同过滤时间t（开始10~15s，以后30s~2min）的滤液体积V值。（5）记录当过滤到泥面出现龟裂，或滤液达到85mL时，所需要的时间t。此指标也可以用来衡量污泥过滤性能的好坏。（6）测定滤液的温度并记录。（7）将过滤后的滤饼放入烘箱，在103~105℃的温度下烘干，称重。注意事项：（1）滤纸放到布式漏斗中，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸一定要贴紧不能漏气。（2）污泥倒入布式漏斗中有部分滤液流入量筒，所以在正常开始实验时，应记录量筒内滤液体积V0值。（3）在整个过滤过程中，真空度应始终保持一致。五、实验结果整理有关常数：实验真空度0.02×106Pa；漏斗面积（ø4cm）50.24cm2；干重W；f=；μ=；温度。（1）记录如表3-1所列。4表3-1实验记录计算表（2）将实验记录进行整理，t与t/V相对应。（3）以V为横坐标，以t/V为纵坐标绘图，求b。（4）根据式（6）求ω值。（5）按式（4）求比阻值。其中，动力黏滞度由泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算：2000221.00337.0100178.0)(TTsPa六、实验结果讨论1.判断实验污泥的过滤性能，分析其原因。2.对实验中发现的问题加以讨论。时间t（s）计量管内滤液体积V1(mL)滤液量V=V1-V0（mL）t/V(s/mL)1530456090120150180240300420540