恒奧德儀器學(xué)校用污泥脫水性能的綜合性指標(biāo)污泥比阻測(cè)定實(shí)驗(yàn)儀操作說明書

 注意：(本說明書及提供的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考：根據(jù)學(xué)校實(shí)際實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>

污泥比阻（或稱比阻抗）是表示污泥脫水性能的綜合性指標(biāo)，污泥比阻愈大，脫水性能愈差，反之脫水性能愈好。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定活性污泥的比阻，是以FeCl3和Al2(SO4)3為混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)。

希望通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到下述目的：

1、  掌握測(cè)定污泥比阻的實(shí)驗(yàn)方法；

2、  掌握用布氏漏斗試驗(yàn)選擇混凝劑；

3、  掌握確定投加混凝劑的方法。

二、實(shí)驗(yàn)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(shí)，濾液通過單位重量的泥餅產(chǎn)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(zhì)、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(yàn)，通過測(cè)定污泥濾液濾過介質(zhì)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，確定最佳混凝劑及其投加量。

污泥脫水是依靠過濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使水分強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，達(dá)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(chǎng)的滲透脫水）；

2、  過濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓（如真空過濾脫水）；

3、  加壓污泥把水分過濾介質(zhì)（如壓濾脫水）；

4、  造成離心力作為推動(dòng)力（如離心脫水）。

根據(jù)推動(dòng)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(shí)驗(yàn)是用抽真空的方法造成壓力差，并用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程壓力差恒定。

過濾開始時(shí)，濾液只需克服過濾介質(zhì)的阻力，當(dāng)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(zhì)，孔道屬于毛細(xì)管。因此，真正的過濾層包括濾餅與過濾介質(zhì)。由于過濾介質(zhì)的孔徑遠(yuǎn)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(zhì)不同，濾餅的性質(zhì)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(jī)沉渣，在壓力作用下，顆粒不會(huì)變形，因而濾餅中濾液的通道（如毛細(xì)管孔徑與長(zhǎng)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(huì)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(shí)，濾液體積V與壓強(qiáng)降P、過濾面積A、過濾時(shí)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(shí)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中：V——濾液體積（ml）；

      P——過濾時(shí)壓強(qiáng)（Pa）

      A——過濾面積（cm2）

      t——過濾時(shí)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(chǎn)生的過濾阻力，決定于濾餅性質(zhì)（cm-1）

過濾阻力R包括濾餅阻力Rz和過濾介質(zhì)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

1

設(shè)每濾過單位體積的濾液，在過濾介質(zhì)上截留的濾餅體積為υ，則當(dāng)濾液體積為V時(shí)，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(zhì)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(shí)，式（14-5）對(duì)時(shí)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(guān)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(shí)驗(yàn)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(cè)定一系列的r—V數(shù)據(jù)，用圖解法求取，見圖14-1，C的求法為：

             1  ぃ （s/ml）

                               0    n       b=tg0= n  m

                                 m

           ↑

         0                                                           V（ml） 

                           圖14-1圖解法求b示意圖

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= V0（C0-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=  Cb（C0-Cy）    Cb-C0（g/ml）  （14-11）

因?yàn)V液固體濃度Cy相對(duì)污泥固體濃度C0來講要小得多，故忽略不計(jì)，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(zhì)，使污泥的比阻減小，對(duì)于無機(jī)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(rèn)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。