中瑞祥中標(biāo)產(chǎn)品高校中大氣污染控制工程污泥比阻的測定儀 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?/p>
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
實(shí)驗(yàn)步驟:
1、 測定污泥的固體濃度C0。
2、 配制FeCl3(10g/l)和Al2(SO4)3(10g/l)混凝劑溶液。
3、 用FeCl3(10g/l)混凝劑調(diào)節(jié)污泥(每組加一種混凝劑量,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,最好大于一倍),用水潤濕,貼緊周底。
5、 啟動(dòng)真空泵,用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)真空壓力到比實(shí)驗(yàn)壓力小約1/3,實(shí)驗(yàn)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(guān)閉真空泵。
6、 放50-100ml調(diào)節(jié)好的污泥在漏斗內(nèi),(污泥高度不超過濾紙高度),使其依靠重力過濾1分鐘,啟動(dòng)真空泵,調(diào)節(jié)真空壓力至實(shí)驗(yàn)壓力,記下此時(shí)計(jì)量筒內(nèi)的濾液體積V0。啟動(dòng)秒表。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,仔細(xì)調(diào)節(jié)真空度調(diào)節(jié)閥,以保持實(shí)驗(yàn)壓力恒定。
7、 每隔一定時(shí)間(開始過濾時(shí)可每隔10s或15s,濾速減慢后每隔30s或1min),記下記量筒內(nèi)相應(yīng)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(shí)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Al2(SO4)3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(shí)驗(yàn)步驟4-9分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
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注意事項(xiàng):
1、 污泥中加混凝劑后,應(yīng)充
設(shè)備的組成和規(guī)格:
1、用有機(jī)玻璃圓管制成吸濾筒1套(Φ150mm×250mm、2、并配有300ml計(jì)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(tái)、8、放氣閥1只、9、滲漏閥1只、10、帶移動(dòng)輪子不銹鋼臺(tái)架1套等。
17、實(shí)驗(yàn)裝置總尺寸:500mm×300mm×1300mm