汙泥(ní)比阻的測(cè)定裝置(zhì)

實

驗(yàn)

說(shuō)

明(míng)

手

冊(cè)

北京亞歐(ōu)德鵬科有限(xiàn)公司(sī)

www.51298264.com

目(mù)    錄

*章  實驗目(mù)的(dí)                                                     …………1

二章  實(shí)驗原理(lǐ)                                                     …………1

三(sān)章  實驗裝置(zhì)及設備(bèi)
：                                     …………3

四章(zhāng)  實驗(yàn)步(bù)驟(zhòu)                                                     …………3

五章(zhāng)  實驗結(jié)果整理                                             …………4

六章(zhāng)  實驗(yàn)結果(guǒ)討論                                             ……….. 4

七(qī)章  實驗裝(zhuāng)置的組成和規格            …………4

八章(zhāng)  定期檢(jiǎn)查項目(mù)                    …………5

九章  設備發(fā)生(shēng)故障                    …………5

汙(wū)泥比阻(zǔ)的(dí)測定(dìng)說(shuō)明

 注意
：(本說明書及提供的(dí)計算方(fāng)法(fǎ)和(hé)實(shí)驗數據僅(jǐn)供參考(kǎo)
：根(gēn)據(jù)學校實際實驗(yàn)得(dé)出(chū)的數據(jù)為準(zhǔn)。)

，實驗(yàn)目(mù)的
：

汙泥(ní)比(bǐ)阻（或稱比(bǐ)阻抗(kàng)）是(shì)表(biǎo)示汙泥(ní)脫(tuō)水性(xìng)能的(dí)綜合性(xìng)標，汙(wū)泥(ní)比阻愈大，脫(tuō)水(shuǐ)性(xìng)能愈差(chà)，反(fǎn)之脫水性能愈好(hǎo)。本實驗(yàn)測(cè)定活(huó)性汙泥的(dí)比(bǐ)阻(zǔ)，是以FeCl₃和Al₂(SO₄)₃為混(hùn)凝(níng)劑(jì)行試驗。

希(xī)望(wàng)通(tōng)過(guò)實驗達(dá)到(dào)下述目(mù)的(dí)
：

1. 掌握測定汙(wū)泥(ní)比(bǐ)阻的實驗方(fāng)法(fǎ)；
2. 掌握用布(bù)氏漏(lòu)鬥(dǒu)試驗選擇混凝劑；
3. 掌握確(què)定(dìng)投(tóu)加混凝劑的(dí)方法(fǎ)。

二，實(shí)驗(yàn)原(yuán)理(lǐ)
：

汙(wū)泥(ní)比(bǐ)阻是(shì)單位過濾麵(miàn)積上(shàng)，單位幹(gān)重濾餅所具有的阻力(lì)，在數值上(shàng)等(děng)於粘滯度為1時，濾液通過單位(wèi)重(zhòng)量(liáng)的泥(ní)餅產(chǎn)生單(dān)位濾(lǜ)液流率所(suǒ)需要(yào)的壓差，

影(yǐng)響汙泥(ní)脫(tuō)水性(xìng)能的因(yīn)素(sù)有(yǒu)
：汙泥(ní)的性(xìng)質(zhì)，汙(wū)泥(ní)的濃(nóng)度，汙泥和(hé)濾(lǜ)液的粘(nián)滯度，混(hùn)凝(níng)劑(jì)的種類(lèi)和投加量(liáng)等(děng)。通常(cháng)是用布(bù)氏漏(lòu)鬥試(shì)驗(yàn)，通(tōng)過(guò)測定汙泥(ní)濾(lǜ)液(yè)濾過(guò)介質(zhì)的速(sù)度快慢(màn)來確定(dìng)汙泥(ní)比阻(zǔ)的大小，並(bìng)不(bù)同汙泥的過濾性能(néng)，確定(dìng)*混凝劑及其投加(jiā)量(liáng)。

汙泥脫水(shuǐ)是依靠過(guò)濾介質(zhì)（多(duō)孔性(xìng)物質）兩麵的(dí)壓(yā)力差作(zuò)為推動力(lì)，使(shǐ)水分強(qiáng)製通過過濾介質(zhì)，固(gù)體顆粒(lì)被截(jié)留(liú)在(zài)介質(zhì)上，達到(dào)脫水的目(mù)的。成(chéng)壓(yā)力(lì)差的(dí)方(fāng)法(fǎ)有四種
：

1. 依靠汙泥(ní)本身厚度的(dí)靜壓力（如汙(wū)泥(ní)自(zì)然(rán)幹(gān)化場(cháng)的(dí)滲透脫(tuō)水）；
2. 過(guò)濾介質(zhì)的(dí)麵(miàn)成(chéng)負(fù)壓（如真(zhēn)空(kōng)過(guò)濾脫(tuō)水(shuǐ)）；
3. 加壓(yā)汙(wū)泥把水分(fēn)過濾介(jiè)質（如(rú)壓濾脫水）；
4. 成離(lí)心力(lì)作(zuò)為推(tuī)動力（如(rú)離心(xīn)脫(tuō)水(shuǐ)）。

根據推(tuī)動力在(zài)脫(tuō)水(shuǐ)過程(chéng)中(zhōng)的演變(biàn)，可(kě)分為(wéi)定(dìng)壓過濾與恒(héng)豎過濾兩(liǎng)種(zhǒng)。前(qián)者在(zài)過(guò)濾程中壓力保持不(bù)變(biàn)；後(hòu)者在過濾(lǜ)過程中(zhōng)過(guò)濾速度保(bǎo)持(chí)不變(biàn)。

本實(shí)驗是用(yòng)抽真空的方法(fǎ)成壓力(lì)差，並用調(tiáo)節閥(fá)調(tiáo)節(jié)壓(yā)力(lì)，使(shǐ)整個實驗過程(chéng)壓力差恒定。

過濾開(kāi)始(shǐ)時，濾液隻需克服過(guò)濾(lǜ)介質(zhì)的(dí)阻力，當(dāng)濾(lǜ)餅逐步(bù)形成(chéng)後，濾液(yè)還需(xū)克服濾餅(bǐng)本身(shēn)的(dí)阻力。濾(lǜ)餅(bǐng)是(shì)由(yóu)汙(wū)泥(ní)的(dí)顆粒(lì)堆積而(ér)成的，也(yě)可視(shì)為(wéi)種(zhǒng)多(duō)孔性的(dí)過濾介質，孔(kǒng)道(dào)屬於毛細管(guǎn)。因(yīn)此，真正的(dí)過濾層包括濾(lǜ)餅(bǐng)與過(guò)濾(lǜ)介質。由(yóu)於(yú)過濾介(jiè)質的孔徑遠(yuǎn)比汙泥(ní)顆粒的粒徑大(dà)，所以(yǐ)隻過(guò)濾開始(shǐ)階(jiē)段(duàn)，濾液往(wǎng)往是渾濁(zhuó)的。隨著濾(lǜ)餅(bǐng)的形(xíng)成，阻(zǔ)力(lì)變(biàn)大，濾液變(biàn)清。

由(yóu)於汙泥(ní)懸浮顆(kē)粒的性(xìng)質不同(tóng)，濾餅的(dí)性質可分為兩(liǎng)類
：類(lèi)為(wéi)不(bù)可壓縮(suō)性濾餅，如沉(chén)砂，初次沉澱汙泥或其(qí)他(tā)無機沉(chén)渣，在壓(yā)力(lì)作(zuò)用下，顆粒(lì)不(bù)會(huì)變形(xíng)，因而(ér)濾(lǜ)餅(bǐng)中濾(lǜ)液的(dí)通道(dào)（如毛(máo)細管(guǎn)孔(kǒng)徑與長(cháng)度(dù)）不因壓力作(zuò)用的變(biàn)化而改變(biàn)；另類為可(kě)壓縮性濾(lǜ)餅，如(rú)活性汙(wū)泥，在(zài)壓(yā)力(lì)的(dí)作用下，顆粒會(huì)變形，隨(suí)著(zhuó)壓力增(zēng)加，顆(kē)粒(lì)被壓縮(suō)並(bìng)擠(jǐ)入孔道中(zhōng)，使濾(lǜ)液(yè)的通(tōng)道變小，阻力增加。

過濾時(shí)，濾(lǜ)液體(tǐ)積V與壓(yā)強降(jiàng)P，過(guò)濾麵積A，過(guò)濾(lǜ)時(shí)間t成(chéng)正比(bǐ)，而(ér)與過(guò)濾阻力R，濾液(yè)粘滯(zhì)度(dù)u成正(zhèng)比(bǐ)，即(jí)過濾時(shí)
：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中
：V——濾液體積(jī)（ml）；

      P——過(guò)濾時壓強(qiáng)（Pa）

      A——過濾麵積（cm²）

      t——過(guò)濾(lǜ)時間（s）

          u——濾(lǜ)液(yè)粘(nián)度（Pa·s）

          R——單(dān)位(wèi)過濾(lǜ)麵積(jī)上(shàng)，通過單位(wèi)體(tǐ)積的濾(lǜ)液(yè)所產生(shēng)的過濾阻力，決定於(yú)濾(lǜ)餅性(xìng)質（cm^-1）

過(guò)濾阻力R包(bāo)括濾(lǜ)餅(bǐng)阻(zǔ)力(lì)R_z和過濾介質(zhì)阻力(lì)R_g兩分。阻(zǔ)力R隨濾餅厚度增加而增加(jiā)，過濾(lǜ)速(sù)度(dù)則(zé)隨(suí)濾(lǜ)餅厚度(dù)

的增(zēng)加而減(jiǎn)小，因此將(jiāng)式（14-1）改(gǎi)寫成(chéng)微(wēi)分形式
： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δR_z+R_g)   （14-2）

式中(zhōng)
：δ——泥餅的厚(hòu)度(dù)

1

設每(měi)濾過單位體積的濾(lǜ)液(yè)，在(zài)過(guò)濾介質上(shàng)截留的濾(lǜ)餅體積(jī)為(wéi)υ，則(zé)當濾液體(tǐ)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(shì)（14-2）得 dV  dr＝      PA²        u（υVR_z+R_gA）  （14-4）

若以濾過單位(wèi)體積得濾液(yè)在過(guò)濾介質上截(jié)留得濾餅幹(gān)固(gù)體重量C代替(tì)υ，並以單(dān)位(wèi)重(zhòng)量(liáng)得阻(zǔ)抗r代(dài)替R_z,則(zé)式（14-4）可改寫成 dV  dr＝      PA²        u（CVr+R_gA）  （14-5）

式(shì)中
：r——汙(wū)泥比阻(zǔ)

定壓過濾時，式(shì)（14-5）對(duì)時間(jiān)積分
：∫^˙₀  dt=∫^v₀   (  uCVr   PA² + Ur₀  PA )dV  （14-6）

                                   t= uCrV²r   2PA₂ + uR₀V   PA

                                    t  V= uCrV  2PA² +  uR_g  PA   （14-7）

式(shì)（14-7）說明
：在定(dìng)壓下(xià)過濾，t/V與(yǔ)V成直綫(xiàn)關係，即(jí)
：y-bx+a

                斜率b= uCr  2PA²   截(jié)距 a= uR_g  PA    因(yīn)此(cǐ)比(bǐ)阻公(gōng)式為 r＝ 2PA²   u· b  C  （14-8）

r單(dān)位(wèi)為cm/g，b為(wéi)s/cm⁶，C為(wéi)g/cm³

從式(shì)（14-8）可(kě)以看(kàn)出，要求得汙(wū)泥比(bǐ)阻r，需(xū)在(zài)實驗(yàn)條件下求出(chū)斜(xié)率(shuài)b和C₀b的(dí)求法是
：可在(zài)定壓(yā)下（真(zhēn)空度保(bǎo)持不(bù)變）通過(guò)測定(dìng)係(xì)列(liè)的(dí)r—V數(shù)據，用圖(tú)解法(fǎ)求取，見圖(tú)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(fǎ)求b示(shì)意圖(tú)

C＝（V₀-V_y）     C_b （g泥餅幹重(zhòng)/ml濾(lǜ)液）  （14-9）

式中
：V₀——原(yuán)汙泥體積(jī)（ml）

      V_y——濾(lǜ)液體(tǐ)積（ml）

      C_b——濾(lǜ)餅固(gù)體濃(nóng)度(dù)（g/ml）

      V₀C₀=V_yC_y+V_bC_b        V_b=V₀V_y

      V_y= V₀（C₀-C_b）    C_y-C_b   （14-10）

式中
：C₀——原(yuán)汙泥固體濃度（g/ml）

      C_y——濾液中(zhōng)固體(tǐ)濃度（g/ml）

      Vb——濾餅(bǐng)體積（ml）

將(jiāng)式（14-10）代入(rù)（14-9）得 C=  C_b（C₀-C_y）    C_b-C₀（g/ml）  （14-11）

因(yīn)濾液固(gù)體濃(nóng)度C_y相(xiāng)對汙泥固體濃度C₀來(lái)講(jiǎng)要小得多，故忽略不計，因(yīn)此(cǐ)C=  C_bC₀  C_b-C₀（g/ml）     （14-12）

投(tóu)加(jiā)混(hùn)凝劑(jì)可(kě)以(yǐ)改善(shàn)汙(wū)泥的(dí)脫(tuō)水(shuǐ)性質，使(shǐ)汙(wū)泥的(dí)比阻減(jiǎn)小(xiǎo)，對於無機(jī)混(hùn)凝(níng)劑，如(rú)F_eCl₃，Al₂(SO₄)₃等的(dí)投加(jiā)量(liáng)，般(bān)為汙(wū)泥(ní)幹重的(dí)5-10％；分子(zǐ)混凝(níng)劑，如聚(jù)丙(bǐng)烯(xī)酰胺，鹼式氯化鋁等，投加量(liáng)般為汙泥幹(gān)重的1％。

般(bān)認(rèn)為
：比阻(zǔ)抗在10¹²-10¹³cm/g為難過濾(lǜ)汙泥；在（0.5-0.9）×10¹²cm/g為中等，小於(yú)0.4××10¹²cm/g為(wéi)易(yì)過(guò)濾汙泥(ní)。

活性(xìng)汙泥的(dí)比(bǐ)阻般為(wéi)（2.74-2.94）×10¹³cm/g；消(xiāo)化汙泥的(dí)比阻(zǔ)為（1.17-1.37）×10¹³cm/g；初沉(chén)汙(wū)泥(ní)的比阻(zǔ)為（3.9-5.8）×10¹²cm/g。

2

三(sān)，實(shí)驗裝置(zhì)與設(shè)備(bèi)
：

（）實驗裝置
：

實驗裝置由真空泵(bèng)，吸濾(lǜ)筒(tǒng)，計量筒，抽(chōu)氣(qì)接管，布(bù)氏漏鬥(dǒu)等組(zǔ)成(chéng)，

                 4                     8

                       10                   7

               3

     1

                                              5

                    2                                    11

                                                                          6

                                  9

圖14-2比(bǐ)阻抗實(shí)驗裝置圖(tú)

1. 不鏽鋼固(gù)定架    2，計量(liáng)筒(tǒng)    3，抽(chōu)氣接(jiē)管    4，布氏漏(lòu)鬥(dǒu)    5，吸濾筒    6，真空泵(bèng)

7，真空表(biǎo)    8，調節(jié)閥    9，放空閥    10，硬塑料(liào)管    11，硬(yìng)橡(xiàng)皮管

計(jì)量筒為具塞玻(bō)璃量筒，用不(bù)鏽鋼(gāng)架(jià)子固定(dìng)夾(jiā)住，上(shàng)接抽(chōu)氣接(jiē)管(guǎn)和布(bù)氏漏(lòu)鬥。吸濾筒作為(wéi)真空室(shì)及盛水之用(yòng)，是用有機玻(bō)璃製成。它(tā)上(shàng)有真空表和(hé)調節(jié)閥，下(xià)有放(fàng)空閥(fá)；端用硬(yìng)塑料(liào)管聯結抽氣(qì)接管，另端用硬橡(xiàng)皮(pí)管(guǎn)接(jiē)真空泵(bèng)。真(zhēn)空(kōng)泵抽吸(xī)吸濾筒(tǒng)內(nèi)的空氣(qì)，使筒(tǒng)內(nèi)形(xíng)成定的(dí)真空(kōng)度(dù)。

（二）實驗設備和(hé)儀(yí)器儀表(biǎo)
：(由(yóu)用戶自行(háng)購(gòu)買)
：

1，秒表                                                                                        1塊

2，烘箱                                                                                     1台

3，分(fēn)析(xī)天平                                                                              1台

四，實(shí)驗(yàn)步驟(zhòu)
：

1. 測定(dìng)汙泥(ní)的(dí)固(gù)體(tǐ)濃(nóng)度(dù)C₀。
2. 配製FeCl₃（10g/l）和(hé)Al₂（SO₄）₃（10g/l）混凝(níng)劑溶(róng)液。
3. 用FeCl₃（10g/l）混(hùn)凝(níng)劑(jì)調節汙泥(ní)（每組(zǔ)加(jiā)種混(hùn)凝劑量，加量分別(bié)為汙泥幹(gān)重的5％，6％，7％，8％，9％，10％）。
4. 在布(bù)氏漏(lòu)鬥上放(fàng)置快(kuài)速(sù)濾紙（直徑大(dà)於(yú)漏(lòu)鬥(dǒu)，大於倍），用水潤濕，貼(tiē)緊周底(dǐ)。
5. 啟動真(zhēn)空泵，用調節(jié)閥調(tiáo)節真空壓力到比實驗壓(yā)力小約1/3，實(shí)驗壓力為(wéi)35.5kPa（真空度(dù)266mmHg）或(huò)70.9 kPa（真空(kōng)度532mmHg），使濾紙緊(jǐn)貼漏(lòu)鬥底(dǐ)，關閉真空(kōng)泵。
6. 放(fàng)50-100ml調節好的汙泥在漏鬥(dǒu)內(nèi)，（汙泥度不過(guò)濾(lǜ)紙度），使其(qí)依(yī)靠(kào)重力過濾1分(fēn)鐘，啟動(dòng)真空泵，調節真(zhēn)空(kōng)壓力(lì)至(zhì)實驗(yàn)壓力，記(jì)下此(cǐ)時計(jì)量筒(tǒng)內的濾(lǜ)液體積(jī)V₀。啟(qǐ)動(dòng)秒(miǎo)表。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，仔(zī)細調(tiáo)節真(zhēn)空度調節(jié)閥，以保持(chí)實驗(yàn)壓力恒定。
7. 每隔(gé)定(dìng)時(shí)間（開始(shǐ)過濾(lǜ)時可每(měi)隔10s或(huò)15s，濾速(sù)減慢(màn)後每(měi)隔30s或1min），記下(xià)記量(liáng)筒內相(xiāng)應的(dí)濾(lǜ)液(yè)體(tǐ)積V¹。
8. 定(dìng)壓過(guò)濾至濾餅(bǐng)破裂，真(zhēn)空破(pò)壞，如(rú)真空(kōng)長時(shí)間(jiān)不破(pò)壞(huài)，則(zé)過濾(lǜ)20分鐘即可停(tíng)止（也(yě)可30-40min，待泥(ní)餅形(xíng)成為(wéi)止(zhǐ)）。
9. 測出定壓過(guò)濾後(hòu)濾(lǜ)餅的厚度(dù)及固體濃度。

10，另取加(jiā)Al₂（SO₄）₃混凝劑(jì)的汙(wū)泥(ní)（每組加(jiā)混(hùn)凝(níng)劑與加(jiā)FeCl₃量相同(tóng)）及不(bù)加混凝劑(jì)的汙(wū)泥，按實驗(yàn)步驟(zhòu)4-9分別(bié)行實驗。

3

注(zhù)意(yì)事(shì)項(xiàng)
：

1. 汙泥中加混凝劑後，應(yīng)充分混合。
2. 在(zài)整個過濾(lǜ)過程中(zhōng)，真空度應(yīng)始終(zhōng)保持(chí)致(zhì)。
3. 實驗時(shí)，抽真(zhēn)空(kōng)裝(zhuāng)置的各個接頭均不應漏(lòu)氣。

五，實驗(yàn)結果整(zhěng)理
：

1. 測定並記(jì)錄(lù)實驗基(jī)本(běn)參(cān)數
   ：

實驗(yàn)日期      年    月(yuè)    日        實(shí)驗真空(kōng)度(dù)              kPa

加(jiā)混(hùn)凝(níng)劑量(liáng)及泥餅(bǐng)厚度(dù)

1加Al₂（SO₄）₃                 mg/l，泥(ní)餅(bǐng)厚度(dù)δ₂＝              mm。

2加FeCl₃                 mg/l，泥餅(bǐng)厚度δ₂＝              mm。

3不(bù)加混凝(níng)劑的泥(ní)餅(bǐng)厚(hòu)度(dù)δ₂＝              mm。

  汙泥固體(tǐ)濃度(dù)C₀＝              g/ml。

  泥(ní)餅固(gù)體濃(nóng)度(dù)C_b＝              g/ml。

1. 將(jiāng)實(shí)驗測(cè)得數據按表14-1記錄(lù)並計算(suàn)。
2. 以(yǐ)t/V為縱坐標，V為(wéi)橫坐(zuò)標作(zuò)圖(tú)，求b。
3. 根據泥餅和汙泥固體濃度求(qiú)出C。
4. 計算實(shí)驗條件下(xià)的(dí)比(bǐ)阻(zǔ)r。
5. 以比(bǐ)阻(zǔ)r為(wéi)縱坐(zuò)標(biāo)，混凝(níng)劑投加(jiā)量(liáng)為(wéi)橫坐標(biāo)作(zuò)圖(tú)，求*投(tóu)藥量。

六，實驗結果(guǒ)討論
：

1. 比阻抗(kàng)的(dí)大(dà)小(xiǎo)與汙(wū)泥(ní)的固體濃度有否關係(xì)？是(shì)怎樣(yàng)的(dí)關係(xì)？
2. 活(huó)性汙泥在(zài)真(zhēn)空(kōng)過濾(lǜ)時(shí)，能否講真(zhēn)空度(dù)越大(dà)泥餅的固(gù)體(tǐ)濃度越大(dà)？為什麼(mó)？
3. 對實驗中(zhōng)發現的(dí)問(wèn)題加(jiā)以議(yì)論(lùn)。

四，設備的組(zǔ)成(chéng)和(hé)規(guī)格
：

      1，用有機玻璃圓(yuán)管製成(chéng)吸濾筒1套(Φ150mm×250mm，2，並(bìng)配有300ml計(jì)量筒(tǒng)2套(tào)，3，陶(táo)瓷布(bù)氏漏(lòu)鬥(dǒu)2隻，4，抽氣(qì)接管1根(gēn)，5，連接(jiē)管道1根，6，真空表1隻(zhī)，7，真空泵1台(tái)，8，放氣閥1隻，9，滲(shèn)漏(lòu)閥(fá)1隻，10，帶移(yí)動(dòng)輪(lún)子(zǐ)不(bù)鏽(xiù)鋼台架1套(tào)等。

17，實(shí)驗(yàn)裝置總(zǒng)尺寸(cùn)
：500mm×300mm×1300mm   

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八(bā)，定(dìng)期(qī)檢(jiǎn)查項目

，定期檢查項目

1．抽氣(qì)接管，布氏漏鬥(dǒu)，硬塑料管，硬橡皮(pí)管(guǎn)；

2．真空表，等設(shè)備是否正常；

3，吸(xī)濾筒，真空(kōng)泵是否(fǒu)正常(cháng)運行；

二，定(dìng)期維(wéi)護(hù)作
：

1． 不(bù)用(yòng)時吸濾筒(tǒng)定(dìng)要(yào)排放出水(shuǐ)

九(jiǔ)，設備發生(shēng)故障，請
：

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