汙泥(ní)比(bǐ)阻(zǔ)測定(dìng)實(shí)驗裝置   型號：HAD-250

主(zhǔ)要參(cān)數(shù)及(jí)配置(zhì)：
吸(xī)濾(lǜ)筒尺寸：Ø 150×250 mm
，裝置總(zǒng)尺寸： 500mm×350mm×1300mm
，電源 220V  率200W
，
配置：用(yòng)有(yǒu)機玻璃(lí)圓管製成(chéng)吸濾筒1套
，並(bìng)配有300ml計量筒2套
，有機玻璃布(bù)氏漏(lòu)鬥(dǒu)2隻(zhī)（Ø100）
，抽氣接管(guǎn)1根
，連接管(guǎn)道(dào)1根
，真空表1隻(zhī)
，真空泵1台
，放氣閥(fá)1隻
，滲(shèn)漏閥(fá)1隻(zhī)
，連(lián)接(jiē)管(guǎn)道和閥
，不鏽(xiù)鋼(gāng)台架等(děng)組成(chéng)

 注：(本(běn)說明書及提供的計(jì)算方法和實驗(yàn)數據(jù)僅供參考：根據學校實際實驗(yàn)得出(chū)的數據(jù)為(wéi)準(zhǔn)。)

，汙(wū)泥比阻(zǔ)測定(dìng)實(shí)驗(yàn)裝(zhuāng)置(zhì)  實驗目的(dí)：

汙泥(ní)比(bǐ)阻（或稱比阻抗(kàng)）是表(biǎo)示汙(wū)泥脫水(shuǐ)性(xìng)能的(dí)綜合(hé)性標
，汙泥比阻愈(yù)大(dà)
，脫(tuō)水性(xìng)能愈(yù)差
，反之脫(tuō)水性(xìng)能愈好(hǎo)。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定活(huó)性(xìng)汙泥的比(bǐ)阻
，是(shì)以(yǐ)FeCl₃和Al₂(SO₄)₃為混凝劑(jì)行(háng)試(shì)驗。

希望通過實(shí)驗達(dá)到下(xià)述目的(dí)：

掌握(wò)測(cè)定(dìng)汙泥比(bǐ)阻的(dí)實(shí)驗方法；

掌握(wò)用布氏漏鬥(dǒu)試(shì)驗選(xuǎn)擇(zé)混凝(níng)劑；

掌握確定(dìng)投加混(hùn)凝劑(jì)的(dí)方(fāng)法。

二(èr)
，實驗(yàn)原理(lǐ)：

汙(wū)泥比阻(zǔ)是單位過(guò)濾麵積(jī)上(shàng)
，單位(wèi)幹重濾(lǜ)餅所具有(yǒu)的阻(zǔ)力(lì)
，在數(shù)值上(shàng)等(děng)於(yú)粘滯度為1時
，濾液通過單(dān)位(wèi)重量(liáng)的泥(ní)餅產(chǎn)生(shēng)單位濾液(yè)流率(shuài)所(suǒ)需要的壓(yā)差(chà)
，

影響汙泥(ní)脫(tuō)水(shuǐ)性(xìng)能的(dí)因素(sù)有：汙泥(ní)的性質
，汙泥的濃(nóng)度
，汙(wū)泥和濾(lǜ)液的(dí)粘滯度(dù)
，混凝(níng)劑(jì)的種(zhǒng)類(lèi)和(hé)投加(jiā)量(liáng)等(děng)。通(tōng)常是用布(bù)氏漏鬥(dǒu)試驗
，通過測定(dìng)汙泥(ní)濾液濾過(guò)介質(zhì)的速度(dù)快慢來(lái)確定(dìng)汙泥(ní)比阻的(dí)大小
，並不同汙泥的過(guò)濾性(xìng)能(néng)
，確定(dìng)混凝(níng)劑及其投(tóu)加量(liáng)。

汙泥(ní)脫(tuō)水(shuǐ)是(shì)依靠(kào)過濾(lǜ)介(jiè)質(zhì)（多(duō)孔性物質）兩麵(miàn)的壓(yā)力(lì)差作為推動力
，使(shǐ)水分強製通(tōng)過(guò)過濾(lǜ)介(jiè)質
，固體顆粒被截留(liú)在介質上
，達(dá)到脫水(shuǐ)的(dí)目的。成壓力差的方法有四(sì)種(zhǒng)：

依(yī)靠汙(wū)泥本(běn)身厚(hòu)度的靜(jìng)壓力(lì)（如汙泥自然幹(gān)化(huà)場的滲(shèn)透脫水）；

過濾介質的(dí)麵(miàn)成負壓(yā)（如真空過(guò)濾脫(tuō)水）；

加(jiā)壓汙泥把(bǎ)水(shuǐ)分過濾(lǜ)介質(zhì)（如壓(yā)濾(lǜ)脫(tuō)水）；

成離心(xīn)力(lì)作(zuò)為推動(dòng)力（如離(lí)心(xīn)脫水）。

根據推(tuī)動(dòng)力在(zài)脫水過程(chéng)中(zhōng)的(dí)演變
，可分(fēn)為定壓過(guò)濾與恒豎過(guò)濾(lǜ)兩(liǎng)種。前(qián)者(zhě)在(zài)過濾程(chéng)中壓(yā)力(lì)保持不(bù)變；後(hòu)者在(zài)過濾(lǜ)過(guò)程(chéng)中過(guò)濾速度保(bǎo)持不變。

本(běn)實(shí)驗是(shì)用(yòng)抽(chōu)真空的方法(fǎ)成壓(yā)力(lì)差
，並用調(tiáo)節閥調節壓力(lì)
，使整(zhěng)個實(shí)驗過程(chéng)壓力差恒定(dìng)。

過濾開始(shǐ)時(shí)
，濾(lǜ)液(yè)隻需克服過(guò)濾介(jiè)質(zhì)的阻力(lì)
，當濾餅(bǐng)逐步形成(chéng)後
，濾液(yè)還(huán)需(xū)克服濾餅本身的(dí)阻(zǔ)力。濾餅是(shì)由(yóu)汙泥的(dí)顆(kē)粒(lì)堆(duī)積而(ér)成的(dí)
，也可視為種多(duō)孔(kǒng)性(xìng)的過(guò)濾(lǜ)介質
，孔(kǒng)道(dào)屬(shǔ)於(yú)毛細管(guǎn)。因(yīn)此(cǐ)
，真正的過濾層包括濾餅(bǐng)與(yǔ)過(guò)濾介質。由於過濾介質(zhì)的(dí)孔徑(jìng)遠比(bǐ)汙泥顆粒的(dí)粒徑大
，所以隻(zhī)過(guò)濾(lǜ)開(kāi)始階(jiē)段(duàn)
，濾液(yè)往(wǎng)往是渾濁的。隨(suí)著(zhuó)濾餅的形成(chéng)
，阻力(lì)變(biàn)大
，濾液變清(qīng)。

由(yóu)於(yú)汙泥懸浮顆(kē)粒的性質(zhì)不(bù)同(tóng)
，濾餅(bǐng)的性質可(kě)分為(wéi)兩類(lèi)：類(lèi)為不(bù)可壓縮性濾餅(bǐng)
，如沉砂
，初次沉澱汙泥或(huò)其(qí)他無(wú)機沉渣
，在壓(yā)力作用下
，顆粒(lì)不會變(biàn)形(xíng)
，因而濾(lǜ)餅(bǐng)中(zhōng)濾液(yè)的通道(dào)（如(rú)毛細管孔徑(jìng)與長(cháng)度）不因(yīn)壓力(lì)作(zuò)用的(dí)變化(huà)而改變；另(lìng)類(lèi)為可(kě)壓縮性(xìng)濾(lǜ)餅
，如活(huó)性汙泥(ní)
，在(zài)壓力的(dí)作用下(xià)
，顆(kē)粒會變(biàn)形(xíng)
，隨(suí)著壓力(lì)增加
，顆粒(lì)被(bèi)壓(yā)縮並擠(jǐ)入孔道中
，使(shǐ)濾(lǜ)液的(dí)通道(dào)變小
，阻(zǔ)力增加。

過(guò)濾(lǜ)時
，濾液體積V與壓強降P
，過濾麵積A
，過濾時間t成正(zhèng)比
，而與過濾阻力R
，濾(lǜ)液粘滯度(dù)u成(chéng)正(zhèng)比(bǐ)
，即(jí)過濾時(shí)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中(zhōng)：V——濾液體(tǐ)積(jī)（ml）；

      P——過濾(lǜ)時(shí)壓強（Pa）

      A——過(guò)濾(lǜ)麵(miàn)積（cm²）

      t——過(guò)濾時(shí)間（s）

          u——濾(lǜ)液(yè)粘度（Pa·s）

          R——單位過濾麵積上
，通(tōng)過單位體積(jī)的濾(lǜ)液(yè)所產(chǎn)生的(dí)過濾阻力(lì)
，決定於濾餅性(xìng)質（cm^-1）

過濾阻(zǔ)力(lì)R包(bāo)括(kuò)濾(lǜ)餅阻力(lì)R_z和過濾介質阻(zǔ)力R_g兩分(fēn)。阻(zǔ)力(lì)R隨濾(lǜ)餅(bǐng)厚(hòu)度增加而(ér)增(zēng)加
，過濾速(sù)度(dù)則隨(suí)濾(lǜ)餅厚度

的(dí)增加(jiā)而(ér)減(jiǎn)小(xiǎo)
，因此(cǐ)將式（14-1）改寫(xiě)成(chéng)微分(fēn)形式(shì)： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δR_z+R_g)   （14-2）

1

式中(zhōng)：δ——泥餅的(dí)厚度(dù)

設(shè)每(měi)濾過單位體積(jī)的濾(lǜ)液
，在過濾介質(zhì)上截(jié)留的(dí)濾餅(bǐng)體積為(wéi)υ
，則(zé)當濾液(yè)體(tǐ)積(jī)為(wéi)V時
，濾餅(bǐng)體積(jī)為υ·V
，因(yīn)此δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

將式(shì)（14-3）代入(rù)式(shì)（14-2）得 dV  dr＝      PA²        u（υVR_z+R_gA）  （14-4）

若(ruò)以(yǐ)濾(lǜ)過單位體積(jī)得(dé)濾液(yè)在(zài)過(guò)濾介質(zhì)上截留(liú)得濾(lǜ)餅(bǐng)幹固(gù)體重量(liáng)C代替υ
，並(bìng)以(yǐ)單(dān)位重量(liáng)得阻抗(kàng)r代替R_z,則式（14-4）可改寫(xiě)成 dV  dr＝      PA²        u（CVr+R_gA）  （14-5）

式(shì)中：r——汙(wū)泥比(bǐ)阻

定壓過濾(lǜ)時
，式(shì)（14-5）對時(shí)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(shì)（14-7）說(shuō)明：在(zài)定壓下過(guò)濾(lǜ)
，t/V與(yǔ)V成直綫關係
，即：y-bx+a

                斜(xié)率(shuài)b= uCr  2PA²   截距 a= uR_g  PA    因此比(bǐ)阻公式(shì)為 r＝ 2PA²   u· b  C  （14-8）

r單(dān)位為(wéi)cm/g
，b為s/cm⁶
，C為(wéi)g/cm³

從式(shì)（14-8）可以看(kàn)出
，要求(qiú)得(dé)汙泥比阻r
，需在(zài)實(shí)驗條(tiáo)件下求出斜率b和(hé)C₀b的(dí)求法是(shì)：可(kě)在定壓下（真空度保(bǎo)持不(bù)變）通過(guò)測(cè)定(dìng)係列的r—V數據
，用(yòng)圖解法(fǎ)求取(qǔ)
，見(jiàn)圖14-1
，C的(dí)求法為：

實(shí)驗步(bù)驟：

測(cè)定汙泥(ní)的(dí)固體(tǐ)濃度(dù)C₀。

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

用FeCl₃（10g/l）混凝劑調節汙泥(ní)（每(měi)組加(jiā)種混(hùn)凝劑量
，加(jiā)量分(fēn)別為(wéi)汙泥(ní)幹重的5％
，6％
，7％
，8％
，9％
，10％）。

在(zài)布(bù)氏(shì)漏(lòu)鬥(dǒu)上(shàng)放置(zhì)快(kuài)速濾紙（直徑大(dà)於漏鬥
，大於(yú)倍(bèi)）
，用水(shuǐ)潤濕
，貼緊(jǐn)周底。

啟動(dòng)真(zhēn)空泵(bèng)
，用(yòng)調(tiáo)節(jié)閥調節(jié)真空(kōng)壓力到比實驗(yàn)壓(yā)力小(xiǎo)約(yuē)1/3
，實驗(yàn)壓力為35.5kPa（真空度266mmHg）或70.9 kPa（真空度(dù)532mmHg）
，使(shǐ)濾(lǜ)紙緊(jǐn)貼漏鬥(dǒu)底
，關(guān)閉真空泵。

放(fàng)50-100ml調(tiáo)節(jié)好的(dí)汙(wū)泥在漏鬥內
，（汙(wū)泥(ní)度不過濾紙度）
，使其依(yī)靠重力過濾1分(fēn)鐘
，啟動(dòng)真空泵
，調(tiáo)節真空壓力至(zhì)實驗壓力(lì)
，記下此(cǐ)時計量(liáng)筒內(nèi)的(dí)濾液(yè)體積V₀。啟動秒(miǎo)表(biǎo)。在(zài)整個實(shí)驗過程中(zhōng)
，仔細(xì)調節真空度調節閥
，以保持實(shí)驗(yàn)壓力(lì)恒定。

每(měi)隔定(dìng)時(shí)間（開(kāi)始(shǐ)過濾時可每(měi)隔10s或15s
，濾(lǜ)速(sù)減慢後每(měi)隔30s或(huò)1min）
，記下(xià)記(jì)量(liáng)筒(tǒng)內(nèi)相(xiāng)應的濾液(yè)體積V¹。

定(dìng)壓過濾至(zhì)濾(lǜ)餅破裂(liè)
，真空(kōng)破壞(huài)
，如真(zhēn)空(kōng)長時間不破壞
，則過濾20分鐘即可停止(zhǐ)（也可30-40min
，待泥餅形成(chéng)為止）。

測出定(dìng)壓過(guò)濾(lǜ)後濾餅的厚(hòu)度及(jí)固(gù)體濃度(dù)。

10
，另(lìng)取加Al₂（SO₄）₃混凝(níng)劑的汙泥（每(měi)組加(jiā)混(hùn)凝劑(jì)與加(jiā)FeCl₃量(liáng)相(xiāng)同）及不(bù)加(jiā)混(hùn)凝劑的(dí)汙泥
，按(àn)實驗(yàn)步驟4-9分(fēn)別(bié)行實驗(yàn)。