污泥比阻测定实验
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实验二污泥比阻的测定实验
一、实验目的
(1)通过实验掌握污泥比阻的测定方法。
(2)掌握使用布氏漏斗进行抽滤实验的操作方法。
二、实验原理
污泥的脱水性能的好坏、难易程度,通常用污泥的比阻来表示,其物理意义是:单位重量的污泥在一定压力下过滤时,在单位过滤面积上滤饼单位干重所具有的阻力。
求此值的作用是比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的絮凝剂后)的过滤性能。
污泥比阻愈大,过滤性能愈差。
其计算公式为:
(2-1)
式(2-1)中:
α—污泥比阻(s2/g);
b—污泥过滤时间与滤液体积(t/V t)值与滤液体积(V t)之间的关系斜率;
C—污泥滤饼干重与滤液体积之间的关系值(g/mL);
P—抽滤真空压力绝对值(g/cm2),0.1MPa=1000g/cm2=760mmHg;
F2—过滤面积的平方(cm4);
μ—滤液粘度(g/cm/s);
1.k值求法
K= (2-2)
式(2-2)中:
P—抽滤真空压力绝对值(g/cm2);实验真空压力,将真空表上的读数单位换算成g/cm2;
0.1MPa=1000g/cm2=760mmHg;
F—过滤面积,F=π•d2;
F2—过滤面积的平方(cm4);
μ—滤液粘度(g/cm/s);
2.b值求法
运用本实验设备在定压下(真空度基本不变)测定过滤时间(t)与滤液体积(V t)的一系列的t/V t数据,用图解法求斜率b(图2-1)。
图 2-1 时间和滤液体积比值(t/V t )与滤液体积(V t )关系图
当实验测定出过滤时间(t)与滤液体积(V t )的数据后,选择比较有线性关系的区域做直线,求出斜率b 。
可以将比较有线性关系区域的多个点输入计算机的Excel 系统,让系统在建立坐标图时自动建立坐标函数式,在式中自动给出斜率b 。
3.C 值求法
(2-3)
式(2-3)中:
C i ——l00g 污泥中的干污泥量; C f ——100g 滤饼中的干污泥量;
例如污泥含水比97.7%,滤饼含水率为80%。
)mL /g (0260.048
.381
20
20
1003.23.21001
==
---=
C
一般认为比阻在109—1010s 2/g 的污泥算作难过滤的污泥,比阻在(0.5—0.9)×109s 2/g 的污泥算作中等,比阻小于0.4×109s 2/g 的污泥容易过滤。
4.μ—滤液粘度(g/cm/s )
滤液粘度使用黏度计测量。
根据滤液粘度的物理含义(g/cm/s ):g 为过滤过程中得到的滤液质量,用mL 数来表示cm 3数,近似表示克数g ;cm=滤液cm 3/过滤面积cm 2;s 为整个过滤时间;本实验滤液粘度根据实验温度查物理化学手册获得。
三、实验仪器及材料 1.实验仪器
图3-1污泥比阻测定装置图
污泥比阻测定装置;pH-003(ATC)pH计;DZX-9240(MCE)数显鼓风干燥箱;干燥皿;100mL烧杯;50mL量筒;秒表;布氏漏斗;抽滤瓶;1/10000电子天平、大口径称量瓶、直径8cm的定量滤纸、玻璃棒、记号笔、pH计、移液管
2.实验材料与药品
1) 城市污水处理厂剩余污泥。
2)熟化污泥。
3)粘土。
四、实验步骤
1.湿污泥含固浓度
用量筒量取一定量的V(mL)剩余污泥,倒入铺有定量滤纸的称量瓶内(滤纸与称量瓶已在103 ℃烘干2h,滤纸与称量瓶烘干冷却后称重为W1′),将装有污泥的称量瓶放入烘箱在103 ℃烘干2h,冷却后称重(滤纸、干污泥和称量瓶烘干冷却后称重为W2′),计算污泥含固量(C 0)计算公式如式(4-1):
污泥含固浓度(C 0)=(W2′-W1′)/V (mg/L) (4-1)
2.污泥含水率实验
1). 在布氏漏斗的陶瓷承托网上放上大小适宜的定量滤纸(滤纸已在103 ℃烘干2h,
滤纸与称量瓶烘干称重为W1)并用少许蒸馏水润湿,使滤纸与布氏漏斗完全贴
合。
将铺好滤纸的布氏漏斗(连橡皮塞)盖到抽滤筒上,使漏斗的下口对准内部
的量筒口,最后压紧。
2).向里面倒入100ml的污泥试样,过滤,再从布氏漏斗中取下滤纸,放入对应的称量瓶中称重,记录重量W2(称量瓶+滤纸+湿污泥),将湿滤饼、滤纸和称量瓶
一起放进烘箱在103 ℃下烘干2h,冷却称重,记录重量W 3(称量瓶+滤纸+干污
泥),最后计算滤饼含水率,计算公式如式(4-2)。
滤饼含水率(%)=(湿污泥重量-干污泥重量/湿污泥重量)×100%
=[ W 2- W 3/( W 2- W 1) ] ×100% (4-2)
3.污泥过滤实验
1). 在布氏漏斗的陶瓷承托网上放上大小适宜的定量滤纸(滤纸已在103 ℃烘干2h,
滤纸与称量瓶烘干称重为W 4)并用少许蒸馏水润湿,使滤纸与布氏漏斗完全贴
合。
将铺好滤纸的布氏漏斗(连橡皮塞)盖到抽滤筒上,使漏斗的下口对准内
部的量筒口,最后压紧。
2). 检查关闭闸阀,关闭所有的排空阀门,开启水力循环真空泵,真空缓冲瓶内的负压逐渐增加,直至负压最大值(约在-0.08Mpa)。
继续运转水力循环真空泵,
不要关机。
3). 选择实验的抽滤压力。
当污泥较容易过滤时,采用35.46kPa (0.035MPa、266mmHg)
负压(一般使用此压力);当污泥较难过滤时,采用70.93kPa (0.071MPa、
532mmHg) 负压。
注意同一种污泥的系列实验,只能选择一种抽滤压力,保证
压力相同。
本实验抽滤压力(P)恒定在200mmHg。
4). 将湿污泥试样倒入漏斗,静置5s,记录此时滤液体积,记为V0。
5). 每隔10 s (滤速减慢后可每隔30s或60s)记录一次,记为V t。
在此过程中,必
须时刻调节压力控制阀以保持真空度恒定。
6). 一直过滤到真空破坏(抽滤真空度迅速下降)时停止实验,同时按下秒表,记录
实验的最终时间和量筒内的最终滤液量。
当滤纸上面的泥饼出现龟裂且长时间
无滤液滤出时,抽滤课结束。
如果真空一直难以破坏,则过滤20分钟即可停止。
7). 抽滤实验结束,先关闭闸阀,待抽滤的负压回到零时,再从布氏漏斗中取下滤纸
和滤饼,放入对应的称量瓶中称重,记录重量W5(称量瓶+滤纸+湿滤饼),将
湿滤饼、滤纸和称量瓶一起放进烘箱在103 ℃下烘干2h,冷却称重,记录重量
W 6(称量瓶+滤纸+干滤饼),最后计算滤饼含水率,计算公式如式(4-2)。
滤饼含水率(%)=(湿泥饼重量-干泥饼重量/湿泥饼重量)×100%
=[W 5-W 6/(W 5-W 4) ] ×100% (4-2)
8). 计算出滤饼的含水率后,求出C的值。
9). 污泥比阻通过布氏漏斗过滤实验进行测定。
根据图2-1,在压力一定的条件下过
滤,t/V t与V t 呈线性关系。
在直角坐标系中,以V t为横坐标,t/V t为纵坐标,
对实测数据进行线性回归分析,求出斜率b,再利用公式2-1,求得比阻α。
五、实验记录与整理
1.测定并记录实验基本参数
1).抽滤压力(P)恒定在200mmHg,布氏漏斗半径(d)为4cm,抽滤污泥样品体
积100ml,抽滤时间(t)控制在25min左右。
2).湿污泥固体浓度C 0:
实验真空度/mmHg:
2.将布氏漏斗实验所得数据
表1 布氏测斗实验数据记录表
实验日期:样品名称:温度:
3.以t/V t为纵坐标,V t为横坐标作图,求b。
4.根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C。
5.列表计算比阻值α(表2比阻值计算表)。
表2 比阻值计算表
实验日期:样品名称:温度:
d——布氏漏斗半径
六、注意事项
1.检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。
2.滤纸称量烘干,放到布氏漏斗内,要先用蒸馏水湿润,而后再用真空泵抽吸一下,滤纸要贴紧不能漏气。
3.污泥倒入布氏漏斗内时,有部分滤液流入计量筒,所以正常开始实验后记录量筒内
滤液体积。
4.污泥倒入的过程中动作要迅速,但也要防止外溅带来损失。
污泥倒入后立刻控制真
空阀,压力控制在200mmHg后按下秒表计时。
5.污泥应充分湿润。
6.在整个过滤过程中,真空度确定后始终保持一致,真空阀门一定要旋紧。
七、实验结果讨论
1. 污泥比阻的影响因素有哪些。
2. 测定污泥比阻在工程上有何实际意义。
附表1:
水的粘度(0—40℃)。