恒(heng)奧德儀(yi)教學(xue)用多樣2阻汙(wu)泥(ni)比(bi)阻的測定(ding)儀(yi)說(shuo)明書(shu)

 註(zhu)意：(本(ben)說(shuo)明書(shu)及提(ti)供(gong)的計算(suan)方法和(he)實驗(yan)數(shu)據(ju)僅供(gong)參考(kao)：根(gen)據(ju)學(xue)校(xiao)實(shi)際(ji)實(shi)驗(yan)得出的數(shu)據(ju)為準(zhun)。)

壹(yi)、實驗(yan)目(mu)的：

汙(wu)泥(ni)比(bi)阻（或(huo)稱比阻抗(kang)）是表示汙(wu)泥(ni)脫(tuo)水性能(neng)的綜(zong)合性指標(biao)，汙(wu)泥(ni)比(bi)阻愈(yu)大，脫(tuo)水性能(neng)愈差，反之脫水性能(neng)愈好(hao)。本(ben)實(shi)驗(yan)測定(ding)活性汙(wu)泥(ni)的比阻，是以(yi)FeCl3和(he)Al2(SO4)3為混凝劑進行(xing)試驗(yan)。

希(xi)望(wang)通(tong)過實(shi)驗(yan)達(da)到下述目(mu)的：

1、 掌握測(ce)定(ding)汙(wu)泥(ni)比(bi)阻的實驗(yan)方法；

2、 掌(zhang)握用(yong)布(bu)氏(shi)漏鬥(dou)試(shi)驗(yan)選(xuan)擇(ze)混(hun)凝劑(ji)；

3、 掌(zhang)握確(que)定(ding)投(tou)加混凝(ning)劑(ji)的方法。

二(er)、實(shi)驗(yan)原理：

汙(wu)泥(ni)比(bi)阻是單(dan)位(wei)過濾面積(ji)上，單(dan)位(wei)幹(gan)重濾餅(bing)所具有的阻力(li)，在(zai)數(shu)值(zhi)上等(deng)於粘(zhan)滯度(du)為1時(shi)，濾液通(tong)過單(dan)位(wei)重量(liang)的泥(ni)餅(bing)產(chan)生單(dan)位(wei)濾液流率(lv)所(suo)需(xu)要的壓差，

影(ying)響(xiang)汙(wu)泥(ni)脫(tuo)水性能(neng)的因素(su)有：汙(wu)泥(ni)的性質、汙(wu)泥(ni)的濃度(du)、汙(wu)泥(ni)和(he)濾液的粘滯(zhi)度(du)、混凝(ning)劑(ji)的種(zhong)類和(he)投加量等(deng)。通(tong)常(chang)是用布(bu)氏(shi)漏鬥(dou)試(shi)驗(yan)，通(tong)過測(ce)定(ding)汙(wu)泥(ni)濾液濾過介(jie)質的速度(du)快慢來確(que)定(ding)汙(wu)泥(ni)比(bi)阻的大小，並比(bi)較不(bu)同(tong)汙(wu)泥(ni)的過濾性能(neng)，確定(ding)最佳混凝劑及其(qi)投(tou)加量。

汙(wu)泥(ni)脫(tuo)水是依靠過濾介(jie)質（多孔(kong)性物(wu)質）兩(liang)面的壓力(li)差作(zuo)為推動(dong)力(li)，使(shi)水(shui)分(fen)強制(zhi)通(tong)過過濾介(jie)質，固(gu)體顆粒(li)被截留在(zai)介(jie)質上(shang)，達(da)到脫(tuo)水的目(mu)的。造成(cheng)壓力(li)差的方法有四(si)種(zhong)：

1、 依靠汙(wu)泥(ni)本(ben)身(shen)厚(hou)度(du)的靜(jing)壓力(li)（如(ru)汙(wu)泥(ni)自(zi)然幹化場(chang)的滲(shen)透(tou)脫水）；

2、 過濾介(jie)質的壹面造(zao)成(cheng)負(fu)壓（如(ru)真(zhen)空(kong)過濾脫(tuo)水）；

3、 加壓汙(wu)泥(ni)把(ba)水分(fen)過濾介(jie)質（如(ru)壓濾脫(tuo)水）；

4、 造(zao)成(cheng)離(li)心(xin)力(li)作(zuo)為推動(dong)力(li)（如(ru)離(li)心(xin)脫(tuo)水(shui)）。

根(gen)據(ju)推動(dong)力(li)在(zai)脫(tuo)水(shui)過程(cheng)中(zhong)的演變(bian)，可分(fen)為定(ding)壓過濾與(yu)恒(heng)豎(shu)過濾兩(liang)種(zhong)。前(qian)者在(zai)過濾工(gong)程中(zhong)壓力(li)保(bao)持(chi)不變(bian)；後者(zhe)在(zai)過濾過程(cheng)中(zhong)過濾速度(du)保持(chi)不變(bian)。

本(ben)實(shi)驗(yan)是用抽真(zhen)空的方法造(zao)成(cheng)壓力(li)差，並用(yong)調(tiao)節閥(fa)調(tiao)節壓力(li)，使(shi)整個(ge)實驗(yan)過程(cheng)壓力(li)差恒(heng)定(ding)。

過濾開始時(shi)，濾液只(zhi)需(xu)克(ke)服過濾介(jie)質的阻力(li)，當(dang)濾餅(bing)逐步(bu)形成後(hou)，濾液還需(xu)克(ke)服濾餅(bing)本(ben)身(shen)的阻力(li)。濾餅(bing)是由汙(wu)泥(ni)的顆粒(li)堆(dui)積(ji)而成的，也可(ke)視為壹種(zhong)多孔(kong)性的過濾介(jie)質，孔(kong)道屬(shu)於毛(mao)細管(guan)。因(yin)此(ci)，真(zhen)正的過濾層(ceng)包(bao)括濾餅(bing)與過濾介(jie)質。由(you)於過濾介(jie)質的孔(kong)徑遠(yuan)比(bi)汙(wu)泥(ni)顆粒(li)的粒(li)徑(jing)大(da)，所(suo)以(yi)只(zhi)過濾開始階段，濾液往往(wang)是渾濁的。隨著濾餅(bing)的形成，阻力(li)變(bian)大，濾液變(bian)清。

由(you)於汙(wu)泥(ni)懸(xuan)浮顆粒(li)的性質不(bu)同(tong)，濾餅(bing)的性質可(ke)分(fen)為兩(liang)類：壹(yi)類為不可壓縮性濾餅(bing)，如(ru)沈(chen)砂(sha)、初次(ci)沈(chen)澱(dian)汙(wu)泥(ni)或(huo)其他無機(ji)沈(chen)渣，在(zai)壓力(li)作(zuo)用下，顆粒(li)不(bu)會變(bian)形，因而濾餅(bing)中濾液的通(tong)道(dao)（如(ru)毛(mao)細管(guan)孔(kong)徑與(yu)長(chang)度(du)）不因(yin)壓力(li)作(zuo)用的變(bian)化而改(gai)變(bian)；另壹(yi)類為可壓縮性濾餅(bing)，如(ru)活性汙(wu)泥(ni)，在(zai)壓力(li)的作(zuo)用下，顆粒(li)會變(bian)形，隨著壓力(li)增(zeng)加，顆粒(li)被壓縮並擠(ji)入(ru)孔(kong)道中(zhong)，使(shi)濾液的通(tong)道(dao)變(bian)小，阻力(li)增(zeng)加。

過濾時(shi)，濾液體積(ji)V與壓強降(jiang)P、過濾面積(ji)A、過濾時(shi)間t成(cheng)正比，而與過濾阻力(li)R、濾液粘滯(zhi)度(du)u成正(zheng)比(bi)，即過濾時(shi)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式(shi)中：V——濾液體積(ji)（ml）；

      P——過濾時(shi)壓強（Pa）

      A——過濾面積(ji)（cm2）

      t——過濾時(shi)間（s）

          u——濾液粘度(du)（Pa·s）

          R——單(dan)位(wei)過濾面積(ji)上，通(tong)過單(dan)位(wei)體積(ji)的濾液所產(chan)生的過濾阻力(li)，決定(ding)於(yu)濾餅(bing)性質（cm-1）

過濾阻力(li)R包(bao)括濾餅(bing)阻力(li)Rz和(he)過濾介(jie)質阻力(li)Rg兩(liang)部(bu)分(fen)。阻力(li)R隨濾餅(bing)厚(hou)度(du)增(zeng)加而增(zeng)加，過濾速度(du)則隨濾餅(bing)厚(hou)度(du)

的增(zeng)加而減小，因此(ci)將(jiang)式(shi)（14-1）改(gai)寫(xie)成(cheng)微(wei)分(fen)形式(shi)： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δRz+Rg)   （14-2）

式(shi)中：δ——泥(ni)餅(bing)的厚(hou)度(du)

1

設每(mei)濾過單(dan)位(wei)體積(ji)的濾液，在(zai)過濾介(jie)質上(shang)截留的濾餅(bing)體積(ji)為υ，則當(dang)濾液體積(ji)為V時(shi)，濾餅(bing)體積(ji)為υ·V，因此δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

將(jiang)式(shi)（14-3）代入(ru)式(shi)（14-2）得 dV  dr＝      PA2        u（υVRz+RgA）  （14-4）

若(ruo)以(yi)濾過單(dan)位(wei)體積(ji)得濾液在(zai)過濾介(jie)質上(shang)截留得濾餅(bing)幹固(gu)體重量(liang)C代(dai)替(ti)υ，並以(yi)單(dan)位(wei)重量(liang)得(de)阻抗(kang)r代替(ti)Rz,則式(shi)（14-4）可改(gai)寫(xie)成(cheng) dV  dr＝      PA2        u（CVr+RgA）  （14-5）

式(shi)中：r——汙(wu)泥(ni)比(bi)阻

定(ding)壓過濾時(shi)，式(shi)（14-5）對(dui)時(shi)間積(ji)分(fen)：∫˙0  dt=∫v0   (  uCVr   PA2 + Ur0  PA )dV  （14-6）

                                   t= uCrV2r   2PA2 + uR0V   PA

                                    t  V= uCrV  2PA2 +  uRg  PA   （14-7）

式(shi)（14-7）說(shuo)明：在(zai)定(ding)壓下過濾，t/V與(yu)V成直(zhi)線(xian)關(guan)系，即(ji)：y-bx+a

                斜(xie)率(lv)b= uCr  2PA2   截距 a= uRg  PA    因此(ci)比(bi)阻公式(shi)為 r＝ 2PA2   u· b  C  （14-8）

r單(dan)位(wei)為cm/g，b為s/cm6，C為g/cm3

從式(shi)（14-8）可以(yi)看(kan)出，要求得汙(wu)泥(ni)比(bi)阻r，需(xu)在(zai)實(shi)驗(yan)條件(jian)下求(qiu)出斜(xie)率(lv)b和(he)C0b的求法(fa)是：可在(zai)定(ding)壓下（真(zhen)空度(du)保持(chi)不變(bian)）通(tong)過測(ce)定(ding)壹(yi)系列(lie)的r—V數(shu)據(ju)，用圖(tu)解法求取(qu)