污泥比阻的测定

实验六污泥过滤脱水——污泥比阻的测定实验实验项目性质：综合性所属课程名称：水污染控制工程实验计划学时：101实验目的（1）通过实验掌握污泥比阻的测定方法。（2）掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。（3）掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。2实验原理污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差。过滤时滤液体积V（mL）与推动力p（过滤时的压强降，g/cm2），过滤面积F（cm2），过滤时间t（s）成正比；而与过滤阻力R(cm*s2/mL），滤液黏度μ[g/(cm*s)]成反比。)(mLRpFtV(6-1)过滤阻力包括滤渣阻力Rz和过滤隔层阻力Rg构成。而阻力只随滤渣层的厚度增加而增大，过滤速度则减少。因此将式(6-1)改写成微分形式。)(gzRRpFdtdV(6-2)由于只Rg比Rz相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。FVCpFpFdtdV''(6-3)式中：α’——单位体积污泥的比阻；δ——滤渣厚度；C’——获得单位体积滤液所得的滤渣体积。如以滤渣干重代替滤渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则(6-3)式可改写为CVpFdtdV2(6-4)式中，α为污泥比阻，在CGS制中，其量纲为s2/g，在工程单位制中其旦纲为cm/g。在定压下，在积分界线由0到t及0到V内对式(6-4)积分，可得VpFCVt22(6-5)式(6-5)说明在定压下过滤，t／V与V成直线关系，其斜率为22/pFCVVtbCbKCbpF22(6-6)需要在实验条件下求出b及C。b的求法。可在定压下(真空度保持不变)通过测定一系列的t～V数据，用图解法求斜率(见图6-1)。C的求法。根据所设定义滤液）滤饼干重/mL()(0gQCQQCydy(6-7)式中Q0——污泥量，mL；Qy——滤液量，mL；Cd——滤饼固体浓度，g/mL。根据液体平衡Q0＝Qy+Qd根据固体平衡Q0C0＝QyCy+QdCd式中Co——污泥固体浓度，g／mL；Cy——污泥固体浓度，g／mL；Qd——污泥固体滤饼量，mL。可得dydyCCCCQQ)(00代入式（6-7），化简后得滤液）率饼干重/mL()(0gQCQQCydy(6-8)上述求C值的方法，必须测量滤饼的厚度方可求得，但在实验过程中测量滤饼厚度是很困难的且不易量准，故改用测滤饼含水比的方法。求C值。滤液）滤饼干重/mL(100C1001gCCCCffii图6-1图解法求b示意图式中Ci——l00g污泥中的干污泥量；Cf——100g滤饼中的干污泥量。例如污泥含水比97.7％，滤饼含水率为80％。)mL/g(0260.048.38120201003.23.21001C一般认为比阻在109～1010s2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在(0.5～0.9)*109s2/g的污泥算作中等，比阻小于0.4*109s2/g的污泥容易过滤。投加混凝剂可以改善污泥的脱水性能，使污泥的比阻减小。对于无机混凝剂如FeCl3，A12(SO4)3等投加量，一般为污泥干质量的5％～10％高分子混凝剂如聚丙烯酰胺，碱式氯化铝等，投加量一般为干污泥质量的1％。3实验设备与试剂(1)实验装置如图6-2。图6-2比阻实验装置图1–真空泵；2–吸滤瓶；3–真空调节阀；4–真空表；5–布式漏斗；6–吸滤垫；7–计量管(2)秒表；滤纸。(3)烘箱。(4)FeCl3、A12(SO4)3。(5)布氏漏斗。4实验方法与操作步骤(1)测定污泥的含水率，求出其固定浓度C0。(2)配制FeCl3(10g/L)和A12(SO4)3(10g/L)混凝剂。(3)用FeCl3混凝剂调节污泥(每组加一种混凝剂)，加量分别为干污泥质量的0％(不加混凝剂)，2％，4％，6％，8％，10％。(4)在布氏漏斗上(直径65～80mm)放置滤纸，用水润湿，贴紧周底。(5)开动真空泵，调节真空压力，大约比实验压力小1/3[实验时真空压力采用266mmHg(35．46kPa)或532mmHg(70．93kPa)]关掉真空泵。(6)加入l00mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至实验压力；达到此压力后，开始起动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V0。(7)每隔一定时间(开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后可隔30s或60s)记下计量管内相应的滤液量。(8)一直过滤至真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20min后即可停止。(9)关闭阀门取下滤饼放人称量瓶内称量。(10)称量后的滤饼干105℃的烘箱内烘干称量。(11)计算出滤饼的含水比，求出单位体积滤液的固体量C0。5实验报告记载及数据处理(1)测定并记录实验基本参数实验日期原污泥的含水率及固体浓度C0实验真空度/mmHg不加混凝剂的滤饼的含水率加混凝剂滤饼的含水率(2)将布氏漏斗实验所得数据按表6-1记录并计算。表6-1布氏测斗实验所得数据时间/s计量管滤液量V’/mL滤液量V=V’-V0/mLVt/(s/mL)备注(3)以t／V为纵坐标，V为横坐标作图，求b。(4)根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C。(5)列表计算比阻值α(表6-2比阻值计算表)。(6)以比阻为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，作图求出最佳投加量。表6-2比阻值计算表污泥含水比/%污泥固体浓度/(g/cm3)混凝剂用量/%Lg2=mn=b/(s/cm6)22pFk皿＋滤纸量/g皿＋滤纸滤饼湿重/g皿＋滤纸滤饼干重/g滤饼含水比/%单位面积滤液的固体量C/(g/cm3)比阻值α/(s2/g)布氏漏斗d/cm过滤面积F/cm2面积平方F2/cm4滤液黏度μ/[g/(cm.s)]真空压力p/(g/cm2)K值/(s.cm3)6注意事项(1)检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。(2)滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。(3)污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。(4)污泥中加混凝剂后应充分混合。(5)在整个过滤过程中，真空度确定后始终保持一致。