污泥比阻测定实验结果

一、实验目的

（1）加深理解污泥比阻的概念；

（2）掌握污泥脱水性能的评价方法；

（3）学会确定污泥脱水的药剂种类、浓度、投药量。

二、实验原理

污泥经重力浓缩或消化后，含水率在97%左右，体积大而不便于运输，因此多采用机械脱水，以减小污泥体积。常用的脱水方法有真空过滤、压滤、离心等方法。

污泥机械脱水以过滤介质两面的压力作为动力，从而达到泥水分离、污泥浓缩的目的。根据压力差来源的不同，污泥脱水方法一般分为真空过滤法（抽真空造成介质两面压力差）和压缩法（在介质的一面加压，造成两面压力差）。影响污泥脱水的因素较多，主要有：

（1）原污泥浓度。

（2）污泥性质、含水率。

（3）污泥预处理方法。

（4）压力差大小。

（5）过滤介质的种类、性质等。

经过实验推导出过滤基本方程式如下：

式中：t——过滤时间，s；

　　　V——滤液体积，m3；

　　　p——真空度，Pa；

　　　A——过滤面积，m2；

　　　μ——滤液的动力黏滞度，N·s／m2（Pa·s）；

　　　ω——滤过单位体积的滤液在过滤介质上截流的固体重量，kg／m3；

　　　r——污泥比阻，m／kg。

公式给出了在压力一定的条件下过滤滤液的体积V与时间t的函数关系，指出了过滤面积A、压力p、污泥性能μ、r等对过滤的影响。

污泥比阻r是表征污泥过滤特征的综合指标，其物理意义是：单位重量的污泥在一定压力下过滤时，单位过滤面积上的阻力，即单位过滤面积上滤饼单位干重所具有的阻力。其大小根据过滤基本方程有：

由此可见，污泥比阻是反映污泥脱水性能的重要指标。但由于上式是由实验推导得来，参数b，ω均要通过实验测定，不能用公式直接计算。而b为过滤基本方程式中t／V－V直线的斜率：

故以定压抽滤实验为基础测定一系列的t－V数据，即测定不同过滤时间t时的滤液量V，并以滤液量V为横坐标，以t／V为纵坐标，得到直线斜率b。

根据定义，可按下式求得ω：

式中：Q0——过滤污泥量，mL；

　　　Qy——滤液量，mL；

　　　Cb——滤饼浓度，g／mL。

一般认为比阻为1010～1011m／g的污泥为难过滤的；比阻在（0.5～0.9）×1010m／g的污泥为比较好过滤的；比阻小于0.4×109m／g的污泥为易过滤的。

在污泥脱水中往往要进行化学调节，即采用往污泥中投加混凝剂的方法降低污泥比阻r达到改善污泥脱水性能的目的。影响化学调节的因素除污泥本身的性质外，一般还有混凝剂的种类、浓度、药物投加量和化学反应时间。在相同实验条件下，药剂、浓度、投加量、反应时间可以通过污泥比阻实验确定。(www.xing528.com)

图4－13　比阻实验装置

1—布氏漏斗；2—三通；3—100mL磨口量筒；4—缓冲瓶；5—真空泵；6—调节阀

三、实验仪器与试剂

（1）秒表、滤纸、烘箱。

（2）FeCl3、Al2（SO4）3、聚丙烯酰胺混凝剂。

四、实验步骤

（1）按表4－20进行污泥比阻实验。

表4－20　测定某消化污泥比阻实验安排表

（2）先测不加药剂的消化污泥的比阻，然后再按表4－20给出的实验内容进行污泥比阻测定（表4－21，表4－22）。

①测定污泥含水率，求其浓度。

②布氏漏斗中放置滤纸，用水润湿。开动真空泵，使量筒中呈负压，滤纸紧贴漏斗。调节压力至0.035MPa，关闭真空泵。

③把100mL调节好的泥样倒入漏斗，使其依靠重力过滤1min，记下此时量筒内的滤液体积V。开动真空泵，启动秒表。在整个实验过程中，仔细调节真空调节阀以保持实验压力恒定，并记录不同过滤时间t对应的滤液体积V。开始过滤时，可每隔10s或15s记录一次，滤速减慢后，可每隔30s或1min记录一次。

④记录泥面出现龟裂，或滤液达到85mL所需要的时间t。此指标可以用作衡量污泥过滤性能的好坏。

⑤测定滤饼厚度及固体浓度。

表4－21　污泥比阻实验记录（不加药剂）

表4－22　污泥比阻实验记录（添加药剂）

五、实验结果与数据处理

（1）将实验记录进行整理。

（2）以V为横坐标，t／V为纵坐标绘图，求得b，或利用线性回归法解得b值。

（3）求ω。

式中：Q0——过滤污泥量，mL；

　　　Qy——滤液量，mL；

　　　Cb——滤饼浓度，g／mL。

（4）按公式求得各组污泥比阻值。

（5）对正交实验结果进行直观分析与方差分析，找出影响结果的主要因素和最佳条件。

思考题

（1）污泥比阻的大小与污泥固体浓度是否有关？有怎样的关系？

（2）比较生化污泥、消化污泥的脱水性能，分析差异的原因。