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恒奧德污泥比阻的測定裝置實驗說明手冊
點擊次數(shù):876      更新時間:2022-09-07


 

恒奧德污泥比阻的測定裝置實驗說明手冊

 

 

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(shù)據(jù)僅供參考:根據(jù)學校實際實驗得出的數(shù)據(jù)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:

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(shù)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:

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、過濾介質的面成負壓(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、成離心力作為推動力(如離心脫水)。

根據(jù)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(jié)閥調節(jié)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        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        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 r2PA2   u· b  C  14-8

r單位為cm/gbs/cm6,Cg/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(shù)據(jù),用圖解法求取,見圖14-1,C的求法為:

          

C=(V0-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FeCl3、Al2(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。

 

 

 

14-2比阻抗實驗裝置圖

1、不銹鋼固定架    2、計量筒    3、抽氣接管    4、布氏漏斗    5、吸濾筒    6、真空泵

7、真空表    8、調節(jié)閥    9、放空閥    10、硬塑料管    11、硬橡皮管

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(jié)閥,下有放空閥;端用硬塑料管聯(lián)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:

1、測定污泥的固體濃度C0

2、配制FeCl310g/l)和Al2SO4310g/l)混凝劑溶液。

3、用FeCl310g/l)混凝劑調節(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%)。

4、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。

5、啟動真空泵,用調節(jié)閥調節(jié)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。

6、放50-100ml調節(jié)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(jié)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(jié)真空度調節(jié)閥,以保持實驗壓力恒定。

7、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。

8、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)。

9、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:

1、污泥中加混凝劑后,應充分混合。

2、在整個過濾過程中,真空度應始終保持致。

3、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:

1、測定并記錄實驗基本參數(shù):

實驗日期                      實驗真空度              kPa

加混凝劑量及泥餅厚度

Al2SO43                 mg/l,泥餅厚度δ2=              mm。

FeCl3                 mg/l,泥餅厚度δ2=              mm。

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

2、將實驗測得數(shù)據(jù)按表14-1記錄并計算。

3、以t/V為縱坐標,V為橫坐標作圖,求b。

4、根據(jù)泥餅和污泥固體濃度求出C。

5、計算實驗條件下的比阻r

6、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

.  

六、實驗結果討論:

1、比阻抗的大小與污泥的固體濃度有否關系?是怎樣的關系?

2、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?

3、對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題加以議論。

四、設備的組成和規(guī)格:

      1、用有機玻璃圓管制成吸濾筒1(Φ150mm×250mm、2、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