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北京鑫诺宸解析教学2组4组污泥比阻的测定计算方法和实验数据、目的及原理

教育装备采购网 2023-07-05 09:11 围观3129次

  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FeCl3和Al2(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=RAu(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)通过测定一系列的r—V数据,用图解法求取。

 实验步骤:

  1.测定污泥的固体浓度C0。

  2.配制FeCl3(10g/l)和Al2(SO4)3(10g/l)混凝剂溶液。

  3.用FeCl3(10g/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,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10s或15s,滤速减慢后每隔30s或1min),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Al2(SO43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

北京鑫诺宸解析教学2组4组污泥比阻的测定计算方法和实验数据、目的及原理

点击进入北京鑫诺宸仪器仪表有限公司展台查看更多 来源:教育装备采购网 作者:北京鑫诺宸 责任编辑:逯红栋 我要投稿
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