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污泥比阻操作说明

发布时间:2021-06-07   点击次数:342次

污泥比阻的测定装置

 

污泥比阻的测定说明

 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  uRml  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+RgA  14-4

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+RgA  14-5

式中:r——污泥比阻

定压过滤时,式(14-5)对时间积分:˙0  dt=∫v (  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rV数据,用图解法求取,见图14-1C的求法为:

 

CV0-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-C0g/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-C0g/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;消化污泥的比阻为(1.17-1.37)×1013cm/g;初沉污泥的比阻为(3.9-5.8)×1012cm/g

 

三、实验装置与设备:

 

 

 

(一)实验装置:

实验装置由真空泵、吸滤筒、计量筒、抽气接管、布氏漏斗等组成,

 

  1. 不锈钢固定架    2、计量筒    3、抽气接管    4、布氏漏斗    5、吸滤筒    6、真空泵

7、真空表    8、调节阀    9、放空阀    10、硬塑料管    11、硬橡皮管

计量筒为具塞玻璃量筒,用不锈钢架子固定夹住,上接抽气接管和布氏漏斗。吸滤筒作为真空室及盛水之用,是用有机玻璃制成。它上有真空表和调节阀,下有放空阀;一端用硬塑料管联结抽气接管,另一端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸滤筒内的空气,使筒内形成一定的真空度。

(二)实验设备和仪器仪表:(由用户自行购买)

1、秒表                                                                                        1

2、烘箱                                                                                     1

3、分析天平                                                                              1

四、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. 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. 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。

注意事项:

  1. 污泥中加混凝剂后,应充分混合。
  2. 在整个过滤过程中,真空度应始终保持一致。
  3. 实验时,抽真空装置的各个接头均不应漏气。

五、实验结果整理:

  1. 测定并记录实验基本参数:

实验日期                      实验真空度              kPa

加混凝剂量及泥饼厚度

1Al2SO43                 mg/l,泥饼厚度δ2              mm

2FeCl3                 mg/l,泥饼厚度δ2              mm

3不加混凝剂的泥饼厚度δ2              mm

  污泥固体浓度C0              g/ml

  泥饼固体浓度Cb              g/ml

  1. 将实验测得数据按表14-1记录并计算。
  2. t/V为纵坐标,V为横坐标作图,求b
  3. 根据泥饼和污泥固体浓度求出C
  4. 计算实验条件下的比阻r
  5. 以比阻r为纵坐标,混凝剂投加量为横坐标作图,求最佳投药量。
  6. 不加混凝剂的污泥

    FeCl3的污泥

    Al2SO43的污泥

     

    t

    s

    计量筒

    内滤液

    V1(ml)

    滤液量

    V=V1

    -V0(ml)

     

     t  V

    (s/ml)

     

    t

    s

    计量筒

    内滤液

    V1(ml)

    滤液量

    V=V1

    -V0(ml)

     

     t  V

    (s/ml)

     

    t

    s

    计量筒

    内滤液

    V1(ml)

    滤液量

    V=V1

    -V0(ml)

     

     t  V

    (s/ml)

    0

    15

    30

    45

    60

    75

    90

    105

    120

    135

    .

    .

    .

     

     

     

    0

    15

    30

    45

    60

    75

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    105

    120

    135

    .

    .

    .

     

     

     

    0

    15

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    120

    135

    .

    .

    .

     

     

     

    六、实验结果讨论:

  7. 比阻抗的大小与污泥的固体浓度有否关系?是怎样的关系?
  8. 活性污泥在真空过滤时,能否讲真空度越大泥饼的固体浓度越大?为什么?
  9. 对实验中发现的问题加以议论。
  10. 四、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     

  11. 八、定期检查项目

  12. 一、定期检查项目

    1抽气接管、布氏漏斗、硬塑料管、硬橡皮管;

    2真空表、等设备是否正常;

    3、吸滤筒、真空泵是否正常运行;

    二、定期维护工作:

    1 不用时吸滤筒一定要排放出水

     

 

 

 

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