多樣品污泥比阻測(cè)定裝置操作使用高校使用
多樣品污泥比阻測(cè)定裝置介紹
注意:(本說(shuō)明及提供的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考,最終以學(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?/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(cè)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(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到下述目的
1. 掌握測(cè)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(guò)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(guò)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(guò)測(cè)定污泥濾液濾過(guò)介質(zhì)的速度快慢來(lái)確定污泥比阻的大小,并比較不同污泥的過(guò)濾性能,確定混凝劑及其投加量。
污泥脫水是依靠過(guò)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(guò)過(guò)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(chǎng)的滲透脫水);
2. 過(guò)濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓(如真空過(guò)濾脫水);
3. 加壓污泥把水分過(guò)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(guò)程中的演變,可分為定壓過(guò)濾與恒豎過(guò)濾兩種。前者在過(guò)濾工程中壓力保持不變;后者在過(guò)濾過(guò)程中過(guò)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(guò)程壓力差恒定。
過(guò)濾開始時(shí),濾液只需克服過(guò)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(guò)濾介質(zhì),孔道屬于毛細(xì)管。因此,真正的過(guò)濾層包括濾餅與過(guò)濾介質(zhì)。由于過(guò)濾介質(zhì)的孔徑遠(yuǎn)比污泥顆粒的粒徑大,所以只過(guò)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(wú)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(zhǎng)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(guò)濾時(shí),濾液體積V與壓強(qiáng)降P、過(guò)濾面積A、過(guò)濾時(shí)間t成正比,而與過(guò)濾阻力R、濾液粘滯度u成正比,即過(guò)濾時(shí):V=? Par uR?(ml) (14-1)
式中:V——濾液體積(ml);
P——過(guò)濾時(shí)壓強(qiáng)(Pa)
A——過(guò)濾面積(c)
t——過(guò)濾時(shí)間(s)
u——濾液粘度(Pa·s)
R——單位過(guò)濾面積上,通過(guò)單位體積的濾液所產(chǎn)生的過(guò)濾阻力,決定于濾餅性質(zhì)(cm-1)
過(guò)濾阻力R包括濾餅阻力Rz和過(guò)濾介質(zhì)阻力Rg兩部分。阻力R隨濾餅厚度增加而增加,過(guò)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。設(shè)每濾過(guò)單位體積的濾液,在過(guò)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(guò)單位體積得濾液在過(guò)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(guò)濾時(shí),式(14-5)對(duì)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(shuō)明:在定壓下過(guò)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(guò)測(cè)定一系列的r—V數(shù)據(jù),用圖解法求取
因?yàn)V液固體濃度Cy相對(duì)污泥固體濃度C0來(lái)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(duì)于無(wú)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(guò)濾污泥;在(0.5-0.9)×1012cm/g為中等,小于0.4××1012cm/g為易過(guò)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。