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
(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。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。