汙(wū)泥(ní)比阻(zǔ)測定實(shí)驗裝置(zhì) 汙泥比阻(zǔ)測(cè)定(dìng)儀(yí)器(qì)  型(xíng)號：DP-250

主要參(cān)數及配(pèi)置(zhì)：
吸濾筒(tǒng)尺寸：Ø 150×250 mm，裝置總尺(chǐ)寸(cùn)： 500mm×350mm×1300mm，電(diàn)源(yuán) 220V  率200W，
配(pèi)置(zhì)：用(yòng)有機玻(bō)璃(lí)圓(yuán)管(guǎn)製(zhì)成(chéng)吸濾(lǜ)筒(tǒng)1套，並配(pèi)有300ml計量筒(tǒng)2套(tào)，有(yǒu)機玻璃(lí)布氏漏(lòu)鬥(dǒu)2隻（Ø100），抽氣(qì)接管1根，連(lián)接管道(dào)1根(gēn)，真空表(biǎo)1隻(zhī)，真空泵(bèng)1台，放氣(qì)閥(fá)1隻(zhī)，滲(shèn)漏(lòu)閥1隻(zhī)，連接(jiē)管道和閥(fá)，不(bù)鏽(xiù)鋼(gāng)台架(jià)等組(zǔ)成

 注：(本說明(míng)書及(jí)提(tí)供(gōng)的(dí)計算(suàn)方(fāng)法和(hé)實驗數據僅(jǐn)供(gōng)參考：根據學校(xiào)實際實(shí)驗得(dé)出的數據為(wéi)準(zhǔn)。)

，實驗目的(dí)：

汙泥(ní)比阻（或稱(chēng)比阻(zǔ)抗(kàng)）是表示汙(wū)泥脫水性能的綜合性(xìng)標(biāo)，汙(wū)泥(ní)比阻(zǔ)愈大，脫(tuō)水性(xìng)能愈差(chà)，反(fǎn)之脫水(shuǐ)性能愈(yù)好(hǎo)。本實驗(yàn)測定(dìng)活性汙(wū)泥(ní)的比阻，是(shì)以(yǐ)FeCl₃和(hé)Al₂(SO₄)₃為混凝(níng)劑行試(shì)驗(yàn)。

希(xī)望通(tōng)過(guò)實(shí)驗達到下述目(mù)的(dí)：

掌(zhǎng)握測定(dìng)汙(wū)泥比阻的實(shí)驗(yàn)方法
；

掌(zhǎng)握用布氏(shì)漏鬥試(shì)驗選(xuǎn)擇(zé)混(hùn)凝(níng)劑(jì)
；

掌握(wò)確定投加混(hùn)凝(níng)劑的方法。

二(èr)，實驗原(yuán)理：

汙(wū)泥比(bǐ)阻(zǔ)是(shì)單位過濾麵積上(shàng)，單位(wèi)幹(gān)重濾(lǜ)餅所(suǒ)具有(yǒu)的(dí)阻力(lì)，在數值上(shàng)等於粘(nián)滯度(dù)為(wéi)1時，濾液通過(guò)單(dān)位重量(liáng)的泥餅產(chǎn)生(shēng)單位濾液(yè)流率(shuài)所(suǒ)需要(yào)的壓差，

影(yǐng)響汙泥脫水(shuǐ)性能的因素有：汙(wū)泥的性質，汙(wū)泥(ní)的濃(nóng)度(dù)，汙(wū)泥和濾液的(dí)粘滯度，混凝劑的(dí)種(zhǒng)類(lèi)和投加量等(děng)。通常(cháng)是用(yòng)布(bù)氏漏(lòu)鬥試(shì)驗，通(tōng)過測(cè)定汙泥濾液(yè)濾(lǜ)過介(jiè)質的速(sù)度快(kuài)慢來(lái)確(què)定汙泥(ní)比(bǐ)阻的大小(xiǎo)，並不(bù)同(tóng)汙(wū)泥的過(guò)濾性(xìng)能，確(què)定(dìng)混(hùn)凝劑及(jí)其投加量。

汙泥脫(tuō)水是(shì)依靠(kào)過濾介質(zhì)（多孔性物質(zhì)）兩麵的(dí)壓力差作(zuò)為(wéi)推動(dòng)力(lì)，使(shǐ)水分(fēn)強(qiáng)製通過過(guò)濾介(jiè)質(zhì)，固體(tǐ)顆粒被截留(liú)在介質上，達到(dào)脫水的目(mù)的(dí)。成(chéng)壓力差的方法有四(sì)種(zhǒng)：

依靠(kào)汙(wū)泥本身(shēn)厚度(dù)的(dí)靜壓力（如(rú)汙(wū)泥自然幹(gān)化(huà)場(cháng)的(dí)滲透脫水(shuǐ)）
；

過(guò)濾(lǜ)介質的(dí)麵成(chéng)負壓(yā)（如(rú)真空過(guò)濾(lǜ)脫(tuō)水(shuǐ)）
；

加(jiā)壓汙(wū)泥(ní)把(bǎ)水分過濾(lǜ)介質（如(rú)壓濾脫水(shuǐ)）
；

成離心力(lì)作(zuò)為推動(dòng)力（如(rú)離心脫水）。

根(gēn)據推(tuī)動力(lì)在(zài)脫水(shuǐ)過(guò)程中(zhōng)的(dí)演變(biàn)，可(kě)分(fēn)為(wéi)定壓(yā)過(guò)濾(lǜ)與(yǔ)恒豎過濾(lǜ)兩(liǎng)種(zhǒng)。前者(zhě)在(zài)過濾程中(zhōng)壓力(lì)保持不(bù)變
；後(hòu)者在過濾過程中過濾速度保持不變(biàn)。

本(běn)實(shí)驗(yàn)是用(yòng)抽(chōu)真(zhēn)空(kōng)的方法成壓(yā)力(lì)差，並用調(tiáo)節閥調節壓力，使(shǐ)整個(gè)實(shí)驗過(guò)程壓力(lì)差恒(héng)定(dìng)。

過濾(lǜ)開始時，濾(lǜ)液隻需(xū)克服過(guò)濾介(jiè)質(zhì)的(dí)阻力，當(dāng)濾(lǜ)餅逐(zhú)步(bù)形成後(hòu)，濾液(yè)還需克服(fú)濾餅本身(shēn)的(dí)阻(zǔ)力。濾餅是由汙泥的顆(kē)粒堆積(jī)而成(chéng)的，也可視為(wéi)種(zhǒng)多孔性的過(guò)濾(lǜ)介質，孔道屬(shǔ)於毛(máo)細管。因此，真正的過濾(lǜ)層包括濾餅(bǐng)與過(guò)濾介(jiè)質。由於過濾(lǜ)介質(zhì)的(dí)孔徑遠比(bǐ)汙泥(ní)顆粒的粒徑(jìng)大，所以隻過濾開始階段，濾液往(wǎng)往是(shì)渾(hún)濁的。隨著濾餅的(dí)形成，阻力(lì)變(biàn)大(dà)，濾液變(biàn)清。

由於(yú)汙泥懸浮(fú)顆粒(lì)的性質不(bù)同(tóng)，濾餅(bǐng)的性質(zhì)可(kě)分為兩類(lèi)：類為不(bù)可壓(yā)縮性(xìng)濾(lǜ)餅，如沉(chén)砂(shā)，初(chū)次沉(chén)澱汙泥或其(qí)他無機沉(chén)渣，在壓(yā)力作(zuò)用(yòng)下，顆粒不會(huì)變(biàn)形(xíng)，因而濾餅(bǐng)中濾液的(dí)通(tōng)道（如(rú)毛(máo)細管孔徑與(yǔ)長(cháng)度(dù)）不因壓(yā)力作用的變化(huà)而改(gǎi)變
；另(lìng)類為可壓(yā)縮(suō)性濾餅，如(rú)活性汙泥，在壓力的(dí)作用下，顆粒(lì)會變(biàn)形，隨著(zhuó)壓力增加，顆粒被(bèi)壓縮(suō)並擠(jǐ)入孔(kǒng)道中，使濾液(yè)的(dí)通(tōng)道變(biàn)小(xiǎo)，阻力(lì)增(zēng)加。

過濾時，濾液(yè)體積V與(yǔ)壓(yā)強(qiáng)降(jiàng)P，過濾(lǜ)麵積A，過濾(lǜ)時間(jiān)t成(chéng)正(zhèng)比，而(ér)與(yǔ)過濾阻力R，濾液(yè)粘滯度u成正比(bǐ)，即過濾時(shí)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中(zhōng)：V——濾(lǜ)液(yè)體積(jī)（ml）
；

      P——過濾(lǜ)時壓強(qiáng)（Pa）

      A——過(guò)濾麵積(jī)（cm²）

      t——過濾時間（s）

          u——濾(lǜ)液粘度（Pa·s）

          R——單位過濾(lǜ)麵積(jī)上，通(tōng)過(guò)單位(wèi)體積的濾液(yè)所(suǒ)產(chǎn)生的(dí)過濾阻(zǔ)力，決(jué)定於濾(lǜ)餅(bǐng)性(xìng)質（cm^-1）

過濾阻(zǔ)力R包(bāo)括濾餅阻力R_z和(hé)過濾介(jiè)質(zhì)阻(zǔ)力R_g兩分。阻力R隨濾餅厚(hòu)度增加(jiā)而增(zēng)加，過濾(lǜ)速度則隨(suí)濾(lǜ)餅(bǐng)厚度

的(dí)增加(jiā)而減小(xiǎo)，因此(cǐ)將(jiāng)式（14-1）改寫成(chéng)微(wēi)分(fēn)形(xíng)式： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δR_z+R_g)   （14-2）

1

式中(zhōng)：δ——泥(ní)餅的厚(hòu)度

設每濾過單位體積(jī)的濾(lǜ)液(yè)，在(zài)過濾介質(zhì)上截留(liú)的濾餅(bǐng)體積為υ，則當濾液(yè)體(tǐ)積為(wéi)V時(shí)，濾餅體(tǐ)積為υ·V，因此δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

將(jiāng)式（14-3）代(dài)入式(shì)（14-2）得 dV  dr＝      PA²        u（υVR_z+R_gA）  （14-4）

若以(yǐ)濾過(guò)單(dān)位(wèi)體(tǐ)積(jī)得濾(lǜ)液在過濾介質(zhì)上截留得濾餅幹固(gù)體重(zhòng)量(liáng)C代(dài)替υ，並(bìng)以(yǐ)單(dān)位重(zhòng)量(liáng)得(dé)阻(zǔ)抗r代替(tì)R_z,則式（14-4）可(kě)改寫(xiě)成(chéng) dV  dr＝      PA²        u（CVr+R_gA）  （14-5）

式(shì)中：r——汙泥(ní)比阻

定(dìng)壓過濾(lǜ)時(shí)，式(shì)（14-5）對時間積(jī)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（14-7）說(shuō)明：在定(dìng)壓(yā)下(xià)過濾，t/V與V成(chéng)直綫關係，即：y-bx+a

                斜率b= uCr  2PA²   截距 a= uR_g  PA    因(yīn)此(cǐ)比阻(zǔ)公(gōng)式為 r＝ 2PA²   u· b  C  （14-8）

r單位為(wéi)cm/g，b為s/cm⁶，C為g/cm³

從(cóng)式（14-8）可以(yǐ)看出(chū)，要求得汙泥(ní)比阻r，需(xū)在(zài)實驗條件下(xià)求出(chū)斜率(shuài)b和C₀b的求(qiú)法是：可在(zài)定壓下（真空度保持(chí)不變）通過測定係列的r—V數據(jù)，用(yòng)圖(tú)解(jiě)法(fǎ)求(qiú)取(qǔ)，見圖(tú)14-1，C的求法(fǎ)為：

實驗操作使用步驟：

測定汙泥的固(gù)體濃(nóng)度(dù)C₀。

配(pèi)製(zhì)FeCl₃（10g/l）和Al₂（SO₄）₃（10g/l）混(hùn)凝劑溶(róng)液(yè)。

用(yòng)FeCl₃（10g/l）混凝劑(jì)調節汙(wū)泥（每組加種(zhǒng)混凝(níng)劑量，加量分(fēn)別為(wéi)汙(wū)泥幹重(zhòng)的5％，6％，7％，8％，9％，10％）。

在布氏漏鬥上(shàng)放(fàng)置(zhì)快速濾(lǜ)紙（直(zhí)徑大於漏(lòu)鬥，大於倍），用(yòng)水潤濕(shī)，貼緊(jǐn)周底。

啟動(dòng)真空(kōng)泵，用調(tiáo)節閥調節真空壓力(lì)到比實驗壓力小約(yuē)1/3，實驗(yàn)壓(yā)力(lì)為35.5kPa（真空(kōng)度(dù)266mmHg）或70.9 kPa（真空度532mmHg），使濾紙緊(jǐn)貼(tiē)漏鬥底，關(guān)閉(bì)真(zhēn)空泵。

放(fàng)50-100ml調節好(hǎo)的汙泥在漏鬥內(nèi)，（汙(wū)泥度不(bù)過濾紙(zhǐ)度），使其(qí)依靠重(zhòng)力過濾1分(fēn)鐘(zhōng)，啟(qǐ)動真空泵，調節真空壓力至實(shí)驗(yàn)壓力(lì)，記下(xià)此時計量筒內的(dí)濾液體積(jī)V₀。啟動秒(miǎo)表。在整個實(shí)驗(yàn)過程中(zhōng)，仔(zī)細調(tiáo)節真空(kōng)度調節(jié)閥，以保持(chí)實(shí)驗(yàn)壓力恒定。

每隔(gé)定時間(jiān)（開始過(guò)濾時(shí)可每(měi)隔(gé)10s或15s，濾速減(jiǎn)慢(màn)後(hòu)每(měi)隔30s或1min），記下(xià)記量筒內(nèi)相應的濾液體(tǐ)積V¹。

定(dìng)壓過(guò)濾至濾(lǜ)餅破裂，真空(kōng)破(pò)壞，如真(zhēn)空長時(shí)間(jiān)不破(pò)壞，則過(guò)濾20分(fēn)鐘即可停(tíng)止(zhǐ)（也(yě)可30-40min，待(dài)泥餅形(xíng)成為止(zhǐ)）。

測(cè)出(chū)定(dìng)壓過濾後濾餅(bǐng)的厚度(dù)及固(gù)體濃(nóng)度(dù)。

10，另(lìng)取加Al₂（SO₄）₃混(hùn)凝(níng)劑(jì)的(dí)汙(wū)泥（每(měi)組加混凝劑與加FeCl₃量(liáng)相(xiāng)同）及不加混(hùn)凝劑的汙泥，按(àn)實驗步(bù)驟4-9分(fēn)別(bié)行實驗。