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        廠家污泥比阻的測定裝置說明
        瀏覽次數:1329發布日期:2021-09-09

        污泥比阻的測定說明

         注意:(本說明書及提供的計算方法和實驗數據僅供參考:根據學校實際實驗得出的數據為準。)

        、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FeCl3Al2(SO4)3為混凝劑行試驗。

        希望通過實驗達到下述目的:

        掌握測定污泥比阻的實驗方法;

        掌握用布氏漏斗試驗選擇混凝劑;

        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(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。成壓力差的方法有四種:

        依靠污泥本身厚度的靜壓力(如污泥自然干化場的滲透脫水);

        過濾介質的面成負壓(如真空過濾脫水);

        加壓污泥把水分過濾介質(如壓濾脫水);

        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: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  uRml  14-1

        式中:V——濾液體積(ml);

              P——過濾時壓強(Pa

              A——過濾面積(cm2

              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        uυVRz+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        uCVr+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/VV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/gbs/cm6Cg/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bC0b的求法是:可在定壓下(真空度保持不變)通過測定系列的rV數據,用圖解法求取,見圖14-1C的求法為:

                  

                   

                 0                                                           Vml  

                                   14-1圖解法求b示意圖

        CV0-Vy     Cb g泥餅干重/ml濾液)  14-9

        式中:V0——原污泥體積(ml

              Vy——濾液體積(ml

              Cb——濾餅固體濃度(g/ml

              V0C0=VyCy+VbCb        Vb=V0Vy

              Vy= V0C0-Cb    Cy-Cb   14-10

        式中:C0——原污泥固體濃度(g/ml

              Cy——濾液中固體濃度(g/ml

              Vb——濾餅體積(ml

        將式(14-10)代入(14-9)得 C=  CbC0-Cy    Cb-C0g/ml  14-11

        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-C0g/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FeCl3Al2(SO4)3等的投加量,般為污泥干重的5-10%;分子混凝劑,如聚丙烯酰胺、堿式氯化鋁等,投加量般為污泥干重的1%。

        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

         

        2

         

        三、實驗裝置與設備:

         

         

         

        計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,是用有機玻璃制成。它上有真空表和調節閥,下有放空閥;端用硬塑料管聯結抽氣接管,另端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸濾筒內的空氣,使筒內形成定的真空度。

        (二)實驗設備和儀器儀表:(由用戶自行購買)

        1、秒表 1

        2、烘箱    1

        3、分析天平     1

        四、實驗步驟:

        測定污泥的固體濃度C0

        配制FeCl310g/l)和Al2SO4310g/l)混凝劑溶液。

        FeCl310g/l)混凝劑調節污泥(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),用水潤濕,貼緊周底。

        啟動真空泵,用調節閥調節真空壓力到比實驗壓力小約1/3,實驗壓力為35.5kPa(真空度266mmHg)或70.9 kPa(真空度532mmHg),使濾紙緊貼漏斗底,關閉真空泵。

        50-100ml調節好的污泥在漏斗內,(污泥度不過濾紙度),使其依靠重力過濾1分鐘,啟動真空泵,調節真空壓力至實驗壓力,記下此時計量筒內的濾液體積V0。啟動秒表。在整個實驗過程中,仔細調節真空度調節閥,以保持實驗壓力恒定。

        每隔定時間(開始過濾時可每隔10s15s,濾速減慢后每隔30s1min),記下記量筒內相應的濾液體積V1

        定壓過濾至濾餅破裂,真空破壞,如真空長時間不破壞,則過濾20分鐘即可停止(也可30-40min,待泥餅形成為止)。

        測出定壓過濾后濾餅的厚度及固體濃度。

        10、另取加Al2SO43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,按實驗步驟4-9分別行實驗。

        3

        注意事項:

        污泥中加混凝劑后,應充分混合。

        在整個過濾過程中,真空度應始終保持致。

        實驗時,抽真空裝置的各個接頭均不應漏氣。

        五、實驗結果整理:

        測定并記錄實驗基本參數:

        實驗日期                      實驗真空度              kPa

        加混凝劑量及泥餅厚度

        1Al2SO43                 mg/l,泥餅厚度δ2              mm

        2FeCl3                 mg/l,泥餅厚度δ2              mm

        3不加混凝劑的泥餅厚度δ2              mm

          污泥固體濃度C0              g/ml

          泥餅固體濃度Cb              g/ml

        將實驗測得數據按表14-1記錄并計算。

        t/V為縱坐標,V為橫坐標作圖,求b

        根據泥餅和污泥固體濃度求出C

        計算實驗條件下的比阻r

        以比阻r為縱坐標,混凝劑投加量為橫坐標作圖,求佳投藥量。

        不加混凝劑的污泥

        FeCl3的污泥

        Al2SO43的污泥

         

        t

        s

        計量筒

        內濾液

        V1(ml)

        濾液量

        V=V1

        -V0(ml)

         

         t  V

        (s/ml)

         

        t

        s

        計量筒

        內濾液

        V1(ml)

        濾液量

        V=V1

        -V0(ml)

         

         t  V

        (s/ml)

         

        t

        s

        計量筒

        內濾液

        V1(ml)

        濾液量

        V=V1

        -V0(ml)

         

         t  V

        (s/ml)

        0

        15

        30

        45

        60

        75

        90

        105

        120

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        .

        .

        .




        0

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        .

        .

        .




        六、實驗結果討論:

        比阻抗的大小與污泥的固體濃度有否關系?是怎樣的關系?

        活性污泥在真空過濾時,能否講真空度越大泥餅的固體濃度越大?為什么?

        對實驗中發現的問題加以議論。

        四、設備的組成和規格:

              1用有機玻璃圓管制成吸濾筒1(Φ150mm×250mm2并配有300ml計量筒2套、3陶瓷布氏漏斗2只、4抽氣接管1根、5連接管道1根、6真空表1只、7真空泵1臺、8放氣閥1只、9滲漏閥1只、10帶移動輪子不銹鋼臺架1套等。

        17、實驗裝置總尺寸:500mm×300mm×1300mm      

         

        4

        八、定期檢查項目

        、定期檢查項目

        1.抽氣接管、布氏漏斗、硬塑料管、硬橡皮管; 

        2.真空表、等設備是否正常;

        3、吸濾筒、真空泵是否正常運行; 

        二、定期維護作: 

        1. 不用時吸濾筒定要排放出水

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         


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