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污泥比阻测定实验的实验原理:

教育装备采购网 2018-07-26 11:22 围观675次

  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,并不同污泥的过滤性能,确定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。成压力差的方法有四种:

  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);

  过滤介质的面成负压(如真空过滤脱水);

  加压污泥把水分过滤介质(如压滤脱水);

  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: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=PA2u(υVRz 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=PA2u(CVr RgA)(14-5)

  式中:r——污泥比阻

  定压过滤时,式(14-5)对时间积分:∫˙0dt=∫v0 ( uCVr PA2 Ur0PA)dV (14-6)

  t=uCrV2r 2PA2 uR0V PA

  t V=uCrV 2PA2 uRgPA(14-7)

  式(14-7)说明:在定压下过滤,t/V与V成直线关系,即:y-bx a

  斜率b=uCr 2PA2截距a=uRgPA因此比阻公式为r=2PA2u·b C(14-8)

  r单位为cm/g,b为s/cm6,C为g/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b和C0b的求法是:可在定压下(真空度保持不变)通过测定系列的r—V数据,用图解法求取,见图14-1,C的求法为:

  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 VbCbVb=V0Vy

  Vy=V0(C0-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= Cb(C0-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= CbC0Cb-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FeCl3、Al2(SO4)3等的投加量,般为污泥干重的5-10%;分子混凝剂,如聚丙烯酰胺、碱式氯化铝等,投加量般为污泥干重的1%。

  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。

点击进入北京美华仪科技有限公司展台查看更多 来源:教育装备采购网 作者:北京美华仪科技有限公司 责任编辑:张肖 我要投稿
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