恒奧德儀器學校用污泥脫水性能的綜合性指標污泥比阻測定實驗儀操作說明書

 注意：(本說明書及提供的計算方法和實驗數據僅供參考：根據學校實際實驗得出的數據為準。)

一、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指標，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FeCl3和Al2(SO4)3為混凝劑進行試驗。

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（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。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、  過濾介質的一面造成負壓（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、  造成離心力作為推動力（如離心脫水）。

根據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。

本實驗是用抽真空的方法造成壓力差，并用調節閥調節壓力，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，也可視為一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：一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；另一類為可壓縮性濾餅，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  uR（ml）  （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        u（CVr+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/V與V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 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，需在實驗條件下求出斜率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數據，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-C0（g/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，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。