恒奧德(de)儀(yi)器學(xue)校(xiao)用(yong)汙泥脫(tuo)水性(xing)能(neng)的(de)綜合性指(zhi)標(biao)汙泥比(bi)阻測(ce)定(ding)實(shi)驗(yan)儀(yi)操(cao)作說(shuo)明書(shu)

 註意(yi)：(本說(shuo)明書(shu)及(ji)提供的(de)計算(suan)方(fang)法(fa)和實(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)僅供參考(kao)：根(gen)據(ju)學校(xiao)實(shi)際實(shi)驗(yan)得(de)出的(de)數據(ju)為(wei)準(zhun)。)

壹、實(shi)驗(yan)目的(de)：

汙泥比(bi)阻（或稱比阻抗）是表(biao)示汙(wu)泥脫(tuo)水性(xing)能(neng)的(de)綜合性指(zhi)標(biao)，汙泥比(bi)阻愈大，脫(tuo)水性(xing)能(neng)愈差，反(fan)之脫(tuo)水性(xing)能(neng)愈好。本實(shi)驗(yan)測(ce)定活(huo)性汙(wu)泥的(de)比阻，是以(yi)FeCl3和Al2(SO4)3為(wei)混凝劑(ji)進行試(shi)驗(yan)。

希望通(tong)過實(shi)驗(yan)達到(dao)下(xia)述(shu)目的(de)：

1、  掌握測(ce)定(ding)汙(wu)泥比(bi)阻的(de)實(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；

2、  掌握用(yong)布(bu)氏漏(lou)鬥試(shi)驗(yan)選(xuan)擇混凝劑(ji)；

3、  掌握確定投加混凝劑(ji)的(de)方法(fa)。

二、實(shi)驗(yan)原(yuan)理(li)：

汙泥比(bi)阻是單位(wei)過濾(lv)面積上，單位(wei)幹重(zhong)濾餅(bing)所具(ju)有(you)的(de)阻力(li)，在數(shu)值(zhi)上等於(yu)粘(zhan)滯度(du)為(wei)1時，濾液(ye)通(tong)過單位(wei)重(zhong)量的(de)泥餅(bing)產(chan)生單位(wei)濾液(ye)流(liu)率(lv)所需(xu)要(yao)的(de)壓差，

影響(xiang)汙泥脫(tuo)水性(xing)能(neng)的(de)因素(su)有(you)：汙泥的(de)性質、汙(wu)泥的(de)濃(nong)度(du)、汙(wu)泥和(he)濾(lv)液(ye)的(de)粘(zhan)滯度(du)、混凝劑(ji)的(de)種類(lei)和投加量(liang)等。通(tong)常是用(yong)布(bu)氏漏(lou)鬥試(shi)驗(yan)，通(tong)過測定汙(wu)泥濾(lv)液(ye)濾(lv)過(guo)介(jie)質的(de)速度(du)快慢(man)來(lai)確定汙泥比(bi)阻的(de)大小(xiao)，並(bing)比較不同汙泥的(de)過濾(lv)性能(neng)，確定最(zui)佳(jia)混凝劑(ji)及(ji)其(qi)投加量(liang)。

汙泥脫(tuo)水是依(yi)靠過(guo)濾(lv)介(jie)質（多(duo)孔(kong)性物(wu)質）兩(liang)面的(de)壓力(li)差作為(wei)推(tui)動(dong)力(li)，使水分(fen)強制通(tong)過過濾介(jie)質，固體(ti)顆(ke)粒(li)被(bei)截留在介(jie)質上，達到(dao)脫(tuo)水的(de)目的(de)。造(zao)成(cheng)壓力差的(de)方法(fa)有(you)四種(zhong)：

1、  依靠汙(wu)泥本(ben)身厚度的(de)靜壓力（如(ru)汙(wu)泥自(zi)然(ran)幹(gan)化場的(de)滲(shen)透(tou)脫(tuo)水）；

2、  過濾介(jie)質的(de)壹面造(zao)成(cheng)負壓（如(ru)真(zhen)空(kong)過(guo)濾(lv)脫(tuo)水）；

3、  加壓汙(wu)泥把(ba)水分(fen)過(guo)濾介(jie)質（如(ru)壓(ya)濾(lv)脫(tuo)水）；

4、  造(zao)成(cheng)離(li)心(xin)力作為(wei)推(tui)動(dong)力(li)（如(ru)離(li)心(xin)脫(tuo)水）。

根據(ju)推動(dong)力在脫(tuo)水過(guo)程(cheng)中的(de)演(yan)變，可(ke)分(fen)為(wei)定(ding)壓(ya)過(guo)濾與恒豎過(guo)濾(lv)兩種。前者(zhe)在過(guo)濾(lv)工(gong)程中壓(ya)力保(bao)持(chi)不變(bian)；後(hou)者(zhe)在過(guo)濾(lv)過(guo)程中過(guo)濾速(su)度(du)保持(chi)不變(bian)。

本實(shi)驗(yan)是用(yong)抽真(zhen)空(kong)的(de)方法(fa)造(zao)成(cheng)壓力差，並(bing)用(yong)調節閥調(tiao)節壓力(li)，使整個實(shi)驗(yan)過(guo)程壓力(li)差恒(heng)定(ding)。

過濾開始(shi)時(shi)，濾液(ye)只需克服過(guo)濾(lv)介(jie)質的(de)阻力(li)，當(dang)濾(lv)餅(bing)逐(zhu)步(bu)形(xing)成(cheng)後(hou)，濾(lv)液還(hai)需克服濾(lv)餅(bing)本身的(de)阻力(li)。濾(lv)餅(bing)是由(you)汙泥的(de)顆(ke)粒(li)堆(dui)積而(er)成(cheng)的(de)，也可(ke)視為(wei)壹(yi)種(zhong)多(duo)孔(kong)性的(de)過濾(lv)介(jie)質，孔(kong)道屬(shu)於毛(mao)細管(guan)。因此，真正的(de)過濾(lv)層(ceng)包(bao)括濾(lv)餅(bing)與過(guo)濾介(jie)質。由(you)於過濾介(jie)質的(de)孔(kong)徑(jing)遠(yuan)比汙(wu)泥顆(ke)粒(li)的(de)粒徑(jing)大，所(suo)以(yi)只(zhi)過(guo)濾開始(shi)階(jie)段(duan)，濾液往(wang)往(wang)是渾(hun)濁(zhuo)的(de)。隨著濾餅(bing)的(de)形(xing)成(cheng)，阻力(li)變(bian)大，濾(lv)液變清。

由於汙(wu)泥懸浮顆(ke)粒(li)的(de)性質不同，濾餅(bing)的(de)性質可(ke)分(fen)為(wei)兩(liang)類(lei)：壹(yi)類為(wei)不可(ke)壓(ya)縮(suo)性(xing)濾(lv)餅(bing)，如(ru)沈(chen)砂、初(chu)次沈(chen)澱汙(wu)泥或其(qi)他(ta)無機(ji)沈(chen)渣(zha)，在壓(ya)力(li)作用(yong)下，顆(ke)粒(li)不會(hui)變(bian)形(xing)，因(yin)而(er)濾餅(bing)中濾(lv)液的(de)通(tong)道（如(ru)毛(mao)細(xi)管(guan)孔(kong)徑(jing)與長(chang)度(du)）不因(yin)壓(ya)力作用(yong)的(de)變化(hua)而(er)改變；另(ling)壹類(lei)為(wei)可(ke)壓(ya)縮(suo)性(xing)濾(lv)餅(bing)，如(ru)活(huo)性汙(wu)泥，在壓(ya)力(li)的(de)作用(yong)下，顆(ke)粒(li)會(hui)變(bian)形(xing)，隨著壓力(li)增(zeng)加，顆(ke)粒(li)被(bei)壓縮(suo)並(bing)擠入孔(kong)道中，使(shi)濾液(ye)的(de)通(tong)道變(bian)小(xiao)，阻力(li)增(zeng)加。

過濾時(shi)，濾(lv)液(ye)體積V與壓強降(jiang)P、過濾面積A、過濾時(shi)間(jian)t成(cheng)正比，而(er)與過濾(lv)阻力(li)R、濾液粘(zhan)滯度(du)u成(cheng)正比，即過濾時(shi)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式(shi)中：V——濾液體(ti)積（ml）；

      P——過濾時(shi)壓(ya)強（Pa）

      A——過濾面積（cm2）

      t——過濾時(shi)間(jian)（s）

          u——濾液粘(zhan)度(du)（Pa·s）

          R——單位(wei)過濾(lv)面積上，通(tong)過單位(wei)體積的(de)濾液(ye)所產(chan)生的(de)過濾(lv)阻力(li)，決定於(yu)濾(lv)餅(bing)性質（cm-1）

過濾阻力(li)R包(bao)括濾(lv)餅(bing)阻力(li)Rz和過濾(lv)介(jie)質阻力(li)Rg兩部分(fen)。阻力(li)R隨濾餅(bing)厚度(du)增(zeng)加而(er)增(zeng)加，過(guo)濾速(su)度則隨濾餅(bing)厚度(du)

的(de)增(zeng)加而(er)減(jian)小(xiao)，因(yin)此將(jiang)式(shi)（14-1）改寫成(cheng)微分(fen)形(xing)式(shi)： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δRz+Rg)   （14-2）

式(shi)中：δ——泥餅(bing)的(de)厚度(du)

1

設每(mei)濾過單位(wei)體積的(de)濾液(ye)，在過(guo)濾(lv)介(jie)質上截(jie)留的(de)濾餅(bing)體積為(wei)υ，則當(dang)濾(lv)液體積為(wei)V時，濾餅(bing)體積為(wei)υ·V，因此δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

將(jiang)式(shi)（14-3）代(dai)入式(shi)（14-2）得(de) dV  dr＝      PA2        u（υVRz+RgA）  （14-4）

若(ruo)以濾(lv)過(guo)單位(wei)體積得(de)濾液(ye)在過(guo)濾(lv)介(jie)質上截(jie)留得(de)濾餅(bing)幹固體(ti)重(zhong)量C代(dai)替(ti)υ，並以(yi)單位(wei)重(zhong)量得(de)阻抗r代(dai)替(ti)Rz,則式(shi)（14-4）可改寫成(cheng) dV  dr＝      PA2        u（CVr+RgA）  （14-5）

式(shi)中：r——汙泥比(bi)阻

定壓過(guo)濾(lv)時(shi)，式(shi)（14-5）對(dui)時間(jian)積分(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：在定(ding)壓(ya)下(xia)過濾，t/V與V成(cheng)直線關(guan)系(xi)，即：y-bx+a

                斜率(lv)b= uCr  2PA2   截距 a= uRg  PA    因此比(bi)阻公式(shi)為(wei) r＝ 2PA2   u· b  C  （14-8）

r單位(wei)為(wei)cm/g，b為(wei)s/cm6，C為(wei)g/cm3

從式(shi)（14-8）可以看(kan)出，要(yao)求得(de)汙泥比(bi)阻r，需在實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)下(xia)求出(chu)斜(xie)率(lv)b和C0b的(de)求法(fa)是：可(ke)在定(ding)壓(ya)下(xia)（真空(kong)度(du)保(bao)持(chi)不變(bian)）通(tong)過測定壹(yi)系(xi)列的(de)r—V數據(ju)，用(yong)圖解(jie)法(fa)求取(qu)，見(jian)圖14-1，C的(de)求法(fa)為(wei)：

             1  ぃ （s/ml）

                               0    n       b=tg0= n  m

                                 m

           ↑

         0                                                           V（ml） 

                           圖14-1圖解(jie)法(fa)求b示意(yi)圖

C＝（V0-Vy）     Cb （g泥餅(bing)幹重(zhong)/ml濾液）  （14-9）

式(shi)中：V0——原汙泥體(ti)積（ml）

      Vy——濾液體(ti)積（ml）

      Cb——濾餅(bing)固體(ti)濃(nong)度(du)（g/ml）

      V0C0=VyCy+VbCb        Vb=V0Vy

      Vy= V0（C0-Cb）    Cy-Cb   （14-10）

式(shi)中：C0——原汙泥固體(ti)濃(nong)度(du)（g/ml）

      Cy——濾液中固體(ti)濃(nong)度(du)（g/ml）

      Vb——濾餅(bing)體積（ml）

將(jiang)式(shi)（14-10）代(dai)入（14-9）得(de) C=  Cb（C0-Cy）    Cb-C0（g/ml）  （14-11）

因濾液(ye)固體(ti)濃(nong)度(du)Cy相對(dui)汙泥固體(ti)濃(nong)度(du)C0來(lai)講(jiang)要(yao)小(xiao)得(de)多，故(gu)忽(hu)略(lve)不計(ji)，因(yin)此C=  CbC0  Cb-C0（g/ml）     （14-12）

投加混凝劑(ji)可以(yi)改善(shan)汙泥的(de)脫(tuo)水性(xing)質，使(shi)汙泥的(de)比阻減(jian)小(xiao)，對(dui)於無(wu)機(ji)混凝劑(ji)，如(ru)FeCl3、Al2(SO4)3等的(de)投加量(liang)，壹(yi)般(ban)為(wei)汙(wu)泥幹(gan)重(zhong)的(de)5-10％；高分(fen)子(zi)混凝劑(ji)，如(ru)聚丙烯(xi)酰胺、堿(jian)式(shi)氯化(hua)鋁(lv)等，投加量(liang)壹(yi)般(ban)為(wei)汙(wu)泥幹(gan)重(zhong)的(de)1％。

壹般認為(wei)：比(bi)阻抗在1012-1013cm/g為(wei)難(nan)過(guo)濾(lv)汙泥；在（0.5-0.9）×1012cm/g為(wei)中等，小(xiao)於(yu)0.4××1012cm/g為(wei)易(yi)過(guo)濾(lv)汙泥。

活(huo)性汙(wu)泥的(de)比阻壹(yi)般(ban)為(wei)（2.74-2.94）×1013cm/g；消化汙泥的(de)比阻為(wei)（1.17-1.37）×1013cm/g；初(chu)沈(chen)汙泥的(de)比阻為(wei)（3.9-5.8）×1012cm/g。