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中瑞祥中标产品高校中大气污染控制工程污泥比阻的测定仪 说明书
浏览次数:111发布日期:2024-06-05

 

中瑞祥中标产品高校中大气污染控制工程污泥比阻的测定仪 说明书

 

注意:(本说明书及提供的计算方法和实验数据仅供参考:根据学校实际实验得出的数据为准。)

 

一、实验目的:

 

污泥比阻(或称比阻抗)是表示污泥脱水性能的综合性指标,污泥比阻愈大,脱水性能愈差,反之

 

脱水性能愈好。本实验测定活性污泥的比阻,是以FeCl3Al2(SO4)3为混凝剂进行试验。

 

希望通过实验达到下述目的:

 

1、 掌握测定污泥比阻的实验方法;

 

2、 掌握用布氏漏斗试验选择混凝剂;

 

3、 掌握确定投加混凝剂的方法。

 

二、实验原理:

 

污泥比阻是单位过滤面积上,单位干重滤饼所具有的阻力,在数值上等于粘滞度为1时,滤液通过单位重量的泥饼产生单位滤液流率所需要的压差,

 

影响污泥脱水性能的因素有:污泥的性质、污泥的浓度、污泥和滤液的粘滞度、混凝剂的种类和投加量等。通常是用布氏漏斗试验,通过测定

 

污泥滤液滤过介质的速度快慢来确定污泥比阻的大小,并比较不同污泥的过滤性能,确定最佳混凝剂及其投加量。

 

污泥脱水是依靠过滤介质(多孔性物质)两面的压力差作为推动力,使水分强制通过过滤介质,固体颗粒被截留在介质上,达到脱水的目的。造成压力差的方法有四种:

 

1、 依靠污泥本身厚度的静压力(如污泥自然干化场的渗透脱水);

 

2、 过滤介质的一面造成负压(如真空过滤脱水);

 

3、 加压污泥把水分过滤介质(如压滤脱水);

 

4、 造成离心力作为推动力(如离心脱水)。

 

根据推动力在脱水过程中的演变,可分为定压过滤与恒竖过滤两种。前者在过滤工程中压力保持不变;后者在过滤过程中过滤速度保持不变。

 

本实验是用抽真空的方法造成压力差,并用调节阀调节压力,使整个实验过程压力差恒定。

 

过滤开始时,滤液只需克服过滤介质的阻力,当滤饼逐步形成后,滤液还需克服滤饼本身的阻力。滤饼是由污泥的颗粒堆积而成的,也可视为一种多孔性的过滤介质,孔道属于毛细管。因此,真正的过滤层包括滤饼与过滤介质。由于过滤介质的孔径远比污泥颗粒的粒径大,所以只过滤开始阶段,滤液往往是浑浊的。随着滤饼的形成,阻力变大,滤液变清。

 

由于污泥悬浮颗粒的性质不同,滤饼的性质可分为两类:一类为不可压缩性滤饼,如沉砂、初次沉淀污泥或其他无机沉渣,在压力作用下,颗粒不会变形,因而滤饼中滤液的通道(如毛细管孔径与长度)不因压力作用的变化而改变;另一类为可压缩性滤饼,如活性污泥,在压力的作用下,颗粒会变形,随着压力增加,颗粒被压缩并挤入孔道中,使滤液的通道变小,阻力增加。

 

过滤时,滤液体积V与压强降P、过滤面积A、过滤时间t成正比,而与过滤阻力R、滤液粘滞度u成正比,即过滤时:V=﷟ Par uR﷠ml) (14-1

 

式中:V——滤液体积(ml);

 

P——过滤时压强(Pa

 

A——过滤面积(cm2

 

t——过滤时间(s

 

u——滤液粘度(Pa·s

 

R——单位过滤面积上,通过单位体积的滤液所产生的过滤阻力,决定于滤饼性质(cm-1

 

过滤阻力R包括滤饼阻力Rz和过滤介质阻力Rg两部分。阻力R随滤饼厚度增加而增加,过滤速度则随滤饼厚度

 

的增加而减小,因此将式(14-1)改写成微分形式:﷟ dV dt ﷠﷟ PA uR﷠﷟ RA u(δRz+Rg)﷠ 14-2

 

式中:δ——泥饼的厚度

 

1

 

设每滤过单位体积的滤液,在过滤介质上截留的滤饼体积为υ,则当滤液体积为V时,滤饼体积为υ·V,因此δA=υV

 

δ=﷟ υV A﷠ 14-3

 

将式(14-3)代入式(14-2)得﷟ dV dr﷠﷟ PA2 uυVRz+RgA14-4

 

若以滤过单位体积得滤液在过滤介质上截留得滤饼干固体重量C代替υ,并以单位重量得阻抗r代替

 

Rz,则式(14-4)可改写成﷟ dV dr﷠﷟ PA2 uCVr+RgA14-5

 

式中:r——污泥比阻

 

定压过滤时,式(14-5)对时间积分:∫˙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)说明:在定压下过滤,t/VV成直线关系,即:y-bx+a

 

斜率b=﷟ uCr 2PA2﷠ 截距 a=﷟ uRg PA﷠ 因此比阻公式为 r﷟ 2PA2 u﷠·﷟ b C﷠ 14-8

 

r单位为cm/gbs/cm6Cg/cm3

 

从式(14-8)可以看出,要求得污泥比阻r,需在实验条件下求出斜率bC0b的求法是:可在定压下(真空度保持不变)通过测定一系列的r—V数据,用图解法求取,见图14-1C的求法为:

 

﷟ 1 s/ml

 

0 n b=tg0=﷟ n m﷠

 

m

 

 

0 Vml

 

14-1图解法求b示意图

 

C=(V0-Vy Cb g泥饼干重/ml滤液) (14-9

 

式中:V0——原污泥体积(ml

 

Vy——滤液体积(ml

 

Cb——滤饼固体浓度(g/ml

 

V0C0=VyCy+VbCb Vb=V0Vy

 

Vy=﷟ V0C0-Cb Cy-Cb﷠ 14-10

 

式中:C0——原污泥固体浓度(g/ml

 

Cy——滤液中固体浓度(g/ml

 

Vb——滤饼体积(ml

 

将式(14-10)代入(14-9)得 C= ﷟ CbC0-Cy Cb-C0﷠g/ml) (14-11

 

因滤液固体浓度Cy相对污泥固体浓度C0来讲要小得多,故忽略不计,因此C= ﷟ CbC0 Cb-C0﷠g/ml) (14-12

 

投加混凝剂可以改善污泥的脱水性质,使污泥的比阻减小,对于无机混凝剂,如FeCl3Al2(SO4)3等的投加量,一般为污泥干重的5-10%;高分子混凝剂,如聚丙烯酰胺、碱式氯化铝等,投加量一般为污泥干重的1%。

 

一般认为:比阻抗在1012-1013cm/g为难过滤污泥;在(0.5-0.9×1012cm/g为中等,小于0.4××1012cm/g为易过滤污泥。

 

活性污泥的比阻一般为(2.74-2.94×1013cm/g;消化污泥的

实验步骤:

 

1、 测定污泥的固体浓度C0

 

2、 配制FeCl310g/l)和Al2SO4310g/l)混凝剂溶液。

 

3、 用FeCl310g/l)混凝剂调节污泥(每组加一种混凝剂量,加量分别为污泥干重的5%、6%、7%、8%、9%、10%)。

 

4、 在布氏漏斗上放置快速滤纸(直径大于漏斗,最好大于一倍),用水润湿,贴紧周底。

 

5、 启动真空泵,用调节阀调节真空压力到比实验压力小约1/3,实验压力为35.5kPa(真空度266mmHg)或70.9 kPa(真空度532mmHg),使滤纸紧贴漏斗底,关闭真空泵。

 

6、 放50-100ml调节好的污泥在漏斗内,(污泥高度不超过滤纸高度),使其依靠重力过滤1分钟,启动真空泵,调节真空压力至实验压力,记下此时计量筒内的滤液体积V0。启动秒表。在整个实验过程中,仔细调节真空度调节阀,以保持实验压力恒定。

 

7、 每隔一定时间(开始过滤时可每隔10s15s,滤速减慢后每隔30s1min),记下记量筒内相应的滤液体积V1

 

8、 定压过滤至滤饼破裂,真空破坏,如真空长时间不破坏,则过滤20分钟即可停止(也可30-40min,待泥饼形成为止)。

 

9、 测出定压过滤后滤饼的厚度及固体浓度。

 

10、另取加Al2SO43混凝剂的污泥(每组加混凝剂与加FeCl3量相同)及不加混凝剂的污泥,按实验步骤4-9分别进行实验。

 

3

 

注意事项

 

1、   污泥中加混凝剂后,应充

设备的组成和规格:

 

1、用有机玻璃圆管制成吸滤筒1(Φ150mm×250mm2、并配有300ml计量筒2套、3、陶瓷布氏漏斗2只、4、抽气接管1根、5、连接管道1根、6、真空表1只、7、真空泵1台、8、放气阀1只、9、渗漏阀1只、10、带移动轮子不锈钢台架1套等。

 

17、实验装置总尺寸:500mm×300mm×1300mm