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活性污泥性質(zhì)的測定實驗指導(dǎo)

一、實驗?zāi)康?/strong>
污泥比阻（或稱比阻抗）是表示污泥脫水性能的綜合性指標。污泥比阻越大，脫水性能越差，反之脫水性能越好。污泥比阻是單位過濾面積上，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，濾液通過單位的泥餅產(chǎn)生單位濾液流率所需要的壓差。在污泥中加入混凝劑、助濾劑等化學(xué)藥劑，可使比阻降低，脫水性能改善。
希望通過實驗達到下述目的：
1.通過實驗進一步理解比阻的概念，并掌握測定污泥比阻的實驗方法；
2.掌握用布氏漏斗實驗選擇混凝劑；
3.掌握確定投加混凝劑數(shù)量的方法；
4.通過比阻測定評價污泥脫水性能。
二、實驗裝置的工作原理
實驗裝置的組成：
1.真空泵1臺    2.計量筒4個    3.抽氣接管4套   4.布氏漏斗4個
5.吸濾筒1個    6.真空表1只    7.實驗臺架1套   8.連接管道、電源開關(guān)等1套
整體外形尺寸：1000mm×400mm×1300mm
每次測定污泥用量50—100ml，真空壓力35.5——70.9 kpa，測定時間20—40min。吸濾筒尺寸：直徑×高度=Φ150mm×250mm

污泥比阻測定裝置示意圖
測定污泥比阻的實驗裝置見所附示意圖。污泥脫水是依靠過濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩面的壓力差作為推動力，使水分強制通過過濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，達到脫水的目的。本實驗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，使整個實驗過程壓力差恒定。
過濾開始時濾液只需克服過濾介質(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。濾餅的性質(zhì)可分為兩類，一類為不可壓縮性濾餅，如沉砂，初沉池污泥和其它無機污泥；另一類為可壓縮性濾餅，如活性污泥，在壓力的作用下，污泥會變形。
三、實驗步驟
1.測定污泥的含水率，求出其固體濃度C₀
2.配制FeCl₃（10g/L）混凝劑或聚丙烯酰胺（0.3%）絮凝劑。
3.調(diào)節(jié)污泥（每組加一種混凝劑），采用FeCl₃混凝劑時加量分別為干污泥質(zhì)量的0（不加混凝劑）、2%、4%、6%、8%、10%；采用聚丙烯酰胺時，投加量分別為干污泥質(zhì)量的0、0.1%、0.2%、0.5%
再布氏漏斗上（直徑65~80mm）放置濾紙，用水潤濕，貼緊周邊。
4.開動真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力，大約比實驗壓力小1/3.[實驗時真空壓力采用266mmHg(35.46kPa)或532 mmHg(70.93kPa)]時關(guān)掉真空泵。
5.加入100mL需實驗的污泥于布氏漏斗中，開動真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力至實驗壓力；開始啟動秒表，并記下開動時計量管內(nèi)的濾液V₀每隔一段時間（開始過濾時可每隔10s或15s，濾速減慢后可每隔30s或60s）記下計量管內(nèi)相應(yīng)的濾液量。一直過濾至真空破壞，如真空長時間不破壞，則過濾20min后即可停止。關(guān)閉閥門，取下濾餅放入稱量瓶內(nèi)稱量
6.稱量后的濾餅于105℃的烘箱內(nèi)烘干稱量
7.計算出濾餅的含水率，求出單位體積濾液的固體量ω
四、相關(guān)知識點
1.污泥脫水:將污泥的含水率降低到85%以下的操作叫污泥脫水。污泥經(jīng)脫水后具有固體特性（成塊或餅狀），并與運輸和最終處理。常用的脫水方法有真空過濾、壓濾、離心等。污泥機械脫水是以過濾介質(zhì)兩面的壓差作為動力，達到泥水分離和污泥濃縮的目的。
影響污泥脫水的因素較多，主要有：污泥濃度（或含水率）、污泥種類及性質(zhì)、污泥預(yù)處理方法、壓力差、過濾介質(zhì)種類、性質(zhì)；
過濾基本方程式為（式1）
式中：t——過濾時間，s
V——濾液體積，m³
P——真空度，Pa
A——過濾面積，m²或cm²
μ——濾液的動力黏滯系數(shù)Pa·s
ω——過濾單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的固體質(zhì)量kg/m³
r——比阻s²/g或m/kg
過濾基本方程式給出了在壓力一定的條件下，濾液的體積與時間t的函數(shù)關(guān)系，指出了過濾面積A、壓力p、污泥性能ω、γ值對過濾的影響。
2.污泥比阻及其測定方法：污泥比阻r時表示污泥過濾特性的綜合性指標，它的物理意義是單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時在單位過濾面積上產(chǎn)生的阻力。即單位過濾面積上濾餅單位干重所具有的阻力。求此值的作用是比較不同的污泥（或同一種污泥加入不同量的混凝劑后）的過濾性能。污泥比阻愈大，過濾性能愈差。
將過濾方程改寫為

以抽濾實驗為基礎(chǔ)，測定一系列的t~V數(shù)據(jù)，即測定不同過濾時間t時濾液量V，并以濾液量V為橫坐標，以t/V為縱坐標，所得直線斜率為b。然后由（式3）即可計算出新測污泥的比阻r。
ω得求法根據(jù)所設(shè)定義有
（g濾餅干重/mL濾液）（式4）
式中：Q0——過濾污泥量，mL
Qy——濾液量，mL
Cb——濾餅固體濃度g/mL
一般認為比阻在10⁹~10¹⁰s²/g的污泥難以過濾，比阻小于0.4×10⁹s²/g的污泥容易過濾。
在污泥脫水中，往往要進行化學(xué)調(diào)理，即采用向污泥中投加混凝劑的方法降低污泥的比阻r值，改善污泥脫水性能。所以，污泥的性質(zhì)、混凝劑的種類、濃度、投加量以及反應(yīng)時間等均影響化學(xué)調(diào)理的效果。在相同實驗條件下，選擇不同的藥劑、投加量和反應(yīng)時間，通過污泥比阻實驗確定最佳的脫水條件。
五、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理
1.測定并記錄實驗基本參數(shù)，記錄格式如下：
實驗日期     年    月     日；
原污泥的含水率（%）           原污泥的固體濃度（mg/L）
不加混凝劑的濾餅的含水率（%）        加混凝劑濾餅的含水率（%）
實驗真空度（mmHg）
2.將布氏漏斗實驗所得數(shù)據(jù)按表記錄并計算
表1 布氏漏斗實驗所得數(shù)據(jù)記錄表

時間/s 計量管濾液量V’/mL 濾液量
V=V’-V₀/mL /（s/mL）備注

3.以為縱坐標，V為橫坐標作圖，其直線率為，求得b。
4.根據(jù)原污泥的含水率及濾餅的含水率求出ω
5.列表計算比阻值
6.以比阻為縱坐標，混凝劑投加量為橫坐標，作圖求最佳投加量。
六、注意事項
1.檢查計量管與布氏漏斗之間是否漏氣
2.濾紙稱量烘干，放到布氏漏斗內(nèi)，要先用蒸餾水濕潤，而且用真空泵抽吸一下。濾紙要貼緊不能漏氣
3.污泥倒入布氏漏斗內(nèi)時。有部分濾液流入計量筒，所以正常開始實驗后記錄量筒內(nèi)濾液體積。
4.污泥中加混凝劑后應(yīng)充分混合。
5.在整個過濾過程中，真空度確定后始終保持一致。
七、實驗配套設(shè)備及儀器(由用戶自行購買)
烘箱、秒表、快速濾紙、分析天平、混凝劑配制容器、移液管等。
八、說明
吸濾筒作為真空室及盛水之用，用有機玻璃制成，上有真空表和調(diào)節(jié)閥，下有放空閥。
九、思考題
1.判斷生污泥、消化污泥脫水性能好壞，分析其原因。
2.測定污泥比阻在工程上有何實際意義？

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