汙(wū)泥(ní)比(bǐ)阻(zǔ)測(cè)定(dìng)實驗(yàn)裝(zhuāng)置(zhì)，汙(wū)泥比(bǐ)阻測定儀(yí)器(qì)  型(xíng)號：DP-250

主要參數(shù)及配(pèi)置：
吸(xī)濾(lǜ)筒尺(chǐ)寸：Ø 150×250 mm
，裝置(zhì)總尺(chǐ)寸： 500mm×350mm×1300mm
，電源 220V  率200W
，
配置(zhì)：用(yòng)有(yǒu)機玻璃(lí)圓管(guǎn)製成吸濾筒1套
，並配有300ml計量(liáng)筒2套
，有機玻璃(lí)布氏漏(lòu)鬥(dǒu)2隻(zhī)（Ø100）
，抽(chōu)氣(qì)接管1根(gēn)
，連(lián)接(jiē)管(guǎn)道(dào)1根
，真空表1隻
，真(zhēn)空(kōng)泵1台
，放(fàng)氣(qì)閥(fá)1隻(zhī)
，滲漏閥1隻(zhī)
，連接(jiē)管(guǎn)道和(hé)閥
，不鏽(xiù)鋼台(tái)架等(děng)組成(chéng)

 注：(本(běn)說明(míng)書(shū)及提(tí)供的(dí)計(jì)算(suàn)方(fāng)法和(hé)實(shí)驗數據僅供(gōng)參考(kǎo)：根據(jù)學校實際(jì)實驗(yàn)得出的數(shù)據為準(zhǔn)
。)


，實(shí)驗(yàn)目的：

汙(wū)泥(ní)比(bǐ)阻(zǔ)（或(huò)稱比阻抗）是(shì)表示(shì)汙泥脫(tuō)水性能的(dí)綜合(hé)性標(biāo)，汙泥(ní)比阻愈(yù)大(dà)，脫水性能(néng)愈差，反(fǎn)之脫水性(xìng)能愈好
。本(běn)實驗(yàn)測(cè)定活(huó)性(xìng)汙泥(ní)的(dí)比阻，是(shì)以FeCl₃和Al₂(SO₄)₃為混(hùn)凝劑行(háng)試(shì)驗
。

希(xī)望(wàng)通過(guò)實驗達到下述目(mù)的(dí)：

掌握(wò)測(cè)定汙(wū)泥(ní)比阻的(dí)實(shí)驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)；

掌握用布氏漏(lòu)鬥(dǒu)試驗選擇混(hùn)凝(níng)劑；

掌(zhǎng)握確(què)定(dìng)投(tóu)加(jiā)混凝劑(jì)的方(fāng)法
。

二
，實(shí)驗原(yuán)理：

汙泥比(bǐ)阻是單(dān)位過濾麵(miàn)積上，單(dān)位幹重濾餅(bǐng)所(suǒ)具(jù)有的阻(zǔ)力，在數(shù)值上(shàng)等於(yú)粘(nián)滯(zhì)度為1時，濾(lǜ)液(yè)通過單位重量的(dí)泥(ní)餅產(chǎn)生單位濾液(yè)流(liú)率所(suǒ)需要(yào)的(dí)壓(yā)差(chà)，

影(yǐng)響汙(wū)泥(ní)脫(tuō)水性能(néng)的因素有(yǒu)：汙泥的(dí)性(xìng)質(zhì)
，汙泥的濃度
，汙泥(ní)和濾液的(dí)粘(nián)滯度
，混(hùn)凝劑(jì)的(dí)種(zhǒng)類(lèi)和投加(jiā)量(liáng)等
。通常是用布氏(shì)漏(lòu)鬥試驗(yàn)，通過(guò)測定(dìng)汙(wū)泥(ní)濾(lǜ)液濾過(guò)介(jiè)質(zhì)的速度(dù)快(kuài)慢來(lái)確定汙(wū)泥比(bǐ)阻(zǔ)的(dí)大(dà)小，並(bìng)不同(tóng)汙(wū)泥的(dí)過(guò)濾性能(néng)，確定混凝劑及其投(tóu)加量(liáng)
。

汙(wū)泥(ní)脫水是依(yī)靠過濾(lǜ)介質(zhì)（多孔性(xìng)物質）兩麵的(dí)壓力(lì)差(chà)作為(wéi)推(tuī)動力，使水分強製(zhì)通(tōng)過(guò)過濾介質，固(gù)體顆(kē)粒(lì)被(bèi)截留(liú)在(zài)介質上，達到(dào)脫水(shuǐ)的目的(dí)
。成壓力差的方法有四種(zhǒng)：

依(yī)靠(kào)汙(wū)泥本身厚度的靜壓力(lì)（如汙泥自(zì)然(rán)幹化場(cháng)的(dí)滲透(tòu)脫水(shuǐ)）；

過(guò)濾介(jiè)質(zhì)的麵成負(fù)壓(yā)（如真空過(guò)濾脫水）；

加壓(yā)汙(wū)泥把(bǎ)水(shuǐ)分(fēn)過(guò)濾介(jiè)質(zhì)（如壓(yā)濾脫(tuō)水）；

成離心(xīn)力作為(wéi)推動(dòng)力（如離(lí)心脫水）
。

根(gēn)據推動(dòng)力(lì)在脫(tuō)水過程中的(dí)演(yǎn)變，可(kě)分為定(dìng)壓過(guò)濾與恒豎過(guò)濾兩種(zhǒng)
。前(qián)者在過濾程中(zhōng)壓力保(bǎo)持(chí)不變；後者在過濾過程中過(guò)濾速度保(bǎo)持(chí)不(bù)變(biàn)
。

本實驗(yàn)是用(yòng)抽真空(kōng)的方(fāng)法(fǎ)成壓力(lì)差，並(bìng)用調節(jié)閥(fá)調節壓(yā)力，使整個實驗(yàn)過(guò)程(chéng)壓力差(chà)恒定
。

過濾開(kāi)始時，濾液(yè)隻需(xū)克服(fú)過(guò)濾(lǜ)介質的阻(zǔ)力，當濾(lǜ)餅(bǐng)逐步形(xíng)成後(hòu)，濾液還(huán)需克(kè)服(fú)濾(lǜ)餅本身的(dí)阻力
。濾(lǜ)餅是由(yóu)汙泥的(dí)顆(kē)粒堆(duī)積(jī)而(ér)成的，也(yě)可視為種多孔(kǒng)性(xìng)的過(guò)濾介質，孔道(dào)屬於(yú)毛(máo)細管
。因(yīn)此(cǐ)，真(zhēn)正(zhèng)的過濾層包括濾(lǜ)餅(bǐng)與(yǔ)過濾介質
。由於(yú)過濾介質(zhì)的(dí)孔(kǒng)徑遠比(bǐ)汙泥(ní)顆粒的(dí)粒徑(jìng)大(dà)，所(suǒ)以隻(zhī)過(guò)濾(lǜ)開始(shǐ)階段(duàn)，濾(lǜ)液往(wǎng)往是渾濁的
。隨著濾餅的(dí)形成(chéng)，阻(zǔ)力變(biàn)大(dà)，濾(lǜ)液變(biàn)清
。

由於(yú)汙泥(ní)懸浮(fú)顆粒的性(xìng)質(zhì)不同(tóng)，濾餅的(dí)性(xìng)質可(kě)分(fēn)為(wéi)兩(liǎng)類：類(lèi)為不可壓縮(suō)性濾餅，如沉(chén)砂
，初次(cì)沉澱汙(wū)泥(ní)或(huò)其他(tā)無機(jī)沉渣(zhā)，在壓(yā)力作用下(xià)，顆(kē)粒不(bù)會(huì)變形，因(yīn)而(ér)濾(lǜ)餅中濾液的通(tōng)道（如(rú)毛細管(guǎn)孔徑(jìng)與(yǔ)長度）不(bù)因(yīn)壓力作(zuò)用(yòng)的(dí)變化而改(gǎi)變；另類為(wéi)可壓(yā)縮性濾(lǜ)餅，如活(huó)性汙(wū)泥(ní)，在壓(yā)力(lì)的(dí)作(zuò)用(yòng)下(xià)，顆(kē)粒(lì)會(huì)變形(xíng)，隨(suí)著壓(yā)力(lì)增加(jiā)，顆(kē)粒被壓縮(suō)並擠入孔道中，使(shǐ)濾(lǜ)液的通道變(biàn)小，阻(zǔ)力增(zēng)加
。

過濾(lǜ)時，濾液(yè)體積(jī)V與(yǔ)壓強降P
，過(guò)濾麵(miàn)積A
，過(guò)濾時(shí)間t成正(zhèng)比(bǐ)，而與(yǔ)過濾阻力(lì)R
，濾(lǜ)液(yè)粘(nián)滯(zhì)度u成正(zhèng)比(bǐ)，即(jí)過(guò)濾時：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式(shì)中：V——濾液(yè)體積（ml）；

      P——過濾(lǜ)時壓強（Pa）

      A——過濾(lǜ)麵(miàn)積(jī)（cm²）

      t——過(guò)濾時間（s）

          u——濾(lǜ)液粘度（Pa·s）

          R——單位(wèi)過濾麵(miàn)積上(shàng)，通(tōng)過單(dān)位體(tǐ)積(jī)的(dí)濾(lǜ)液(yè)所(suǒ)產生(shēng)的過濾阻(zǔ)力(lì)，決定(dìng)於濾餅性(xìng)質（cm^-1）

過濾阻(zǔ)力(lì)R包括(kuò)濾(lǜ)餅(bǐng)阻力(lì)R_z和(hé)過濾介質(zhì)阻(zǔ)力R_g兩分
。阻力(lì)R隨濾餅(bǐng)厚度增加而(ér)增(zēng)加，過(guò)濾速度(dù)則隨濾餅厚(hòu)度

的增加(jiā)而(ér)減小，因(yīn)此(cǐ)將式（14-1）改寫(xiě)成微(wēi)分形式(shì)： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δR_z+R_g)   （14-2）

1

式中：δ——泥(ní)餅的(dí)厚度

設每濾過單(dān)位體積(jī)的濾(lǜ)液，在過濾(lǜ)介質上(shàng)截(jié)留(liú)的濾餅體積(jī)為υ，則(zé)當濾液體(tǐ)積為(wéi)V時，濾餅(bǐng)體積(jī)為(wéi)υ·V，因(yīn)此δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

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

若以(yǐ)濾過(guò)單位(wèi)體(tǐ)積得(dé)濾液在過濾介(jiè)質上截留得濾(lǜ)餅幹(gān)固(gù)體重(zhòng)量(liáng)C代替υ，並以(yǐ)單位重(zhòng)量(liáng)得阻抗r代替(tì)R_z,則式（14-4）可改(gǎi)寫成 dV  dr＝      PA²        u（CVr+R_gA）  （14-5）

式(shì)中(zhōng)：r——汙泥比(bǐ)阻

定壓過濾時(shí)，式（14-5）對時間積分：∫^˙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(míng)：在定壓下(xià)過(guò)濾，t/V與(yǔ)V成(chéng)直綫(xiàn)關係(xì)，即(jí)：y-bx+a

                斜(xié)率b= uCr  2PA²   截(jié)距 a= uR_g  PA    因(yīn)此(cǐ)比阻公式為 r＝ 2PA²   u· b  C  （14-8）

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

從(cóng)式（14-8）可以看出，要求(qiú)得汙(wū)泥(ní)比阻r，需在實驗(yàn)條(tiáo)件下求出斜率b和C₀b的求(qiú)法是：可在定(dìng)壓(yā)下（真(zhēn)空度保(bǎo)持不變）通過測定(dìng)係列(liè)的r—V數據(jù)，用圖解(jiě)法(fǎ)求取，見(jiàn)圖14-1，C的求法(fǎ)為(wéi)：

實驗(yàn)步(bù)驟：

測定汙泥的(dí)固(gù)體濃度C₀
。

配製FeCl₃（10g/l）和(hé)Al₂（SO₄）₃（10g/l）混凝(níng)劑溶液(yè)
。

用FeCl₃（10g/l）混凝劑(jì)調節汙泥(ní)（每組加種混(hùn)凝劑量(liáng)，加(jiā)量分別為汙(wū)泥幹(gān)重的(dí)5％
，6％
，7％
，8％
，9％
，10％）
。

在布(bù)氏(shì)漏鬥(dǒu)上(shàng)放置(zhì)快(kuài)速濾紙(zhǐ)（直徑(jìng)大於漏鬥，大於倍(bèi)），用水(shuǐ)潤濕，貼緊周(zhōu)底
。

啟(qǐ)動真空泵(bèng)，用(yòng)調(tiáo)節(jié)閥調節真空壓力到比(bǐ)實(shí)驗(yàn)壓力(lì)小約1/3，實驗(yàn)壓力為(wéi)35.5kPa（真空度266mmHg）或70.9 kPa（真(zhēn)空度532mmHg），使濾紙緊貼漏鬥底(dǐ)，關閉(bì)真空(kōng)泵(bèng)
。

放(fàng)50-100ml調節好的(dí)汙泥在漏鬥內，（汙泥(ní)度(dù)不過濾(lǜ)紙(zhǐ)度），使其依(yī)靠重力(lì)過(guò)濾1分鐘，啟(qǐ)動真空(kōng)泵，調節真空(kōng)壓力至(zhì)實(shí)驗壓(yā)力，記(jì)下此時(shí)計量筒內(nèi)的濾(lǜ)液體(tǐ)積V₀
。啟動(dòng)秒表
。在整個(gè)實驗過(guò)程中(zhōng)，仔細(xì)調節真空(kōng)度調節閥，以保持實驗(yàn)壓力(lì)恒(héng)定(dìng)
。

每隔(gé)定時(shí)間（開(kāi)始(shǐ)過濾時可(kě)每隔(gé)10s或15s，濾速減慢(màn)後(hòu)每(měi)隔(gé)30s或(huò)1min），記下記量(liáng)筒內相應(yīng)的(dí)濾液(yè)體積V¹
。

定壓(yā)過濾至濾餅(bǐng)破裂，真空破壞，如(rú)真(zhēn)空長時間(jiān)不破(pò)壞(huài)，則(zé)過(guò)濾20分鐘即可(kě)停(tíng)止(zhǐ)（也可(kě)30-40min，待泥餅形成為止）
。

測出(chū)定壓過濾(lǜ)後(hòu)濾(lǜ)餅(bǐng)的厚(hòu)度及(jí)固(gù)體濃度(dù)
。

10
，另(lìng)取加Al₂（SO₄）₃混凝劑的汙泥（每(měi)組(zǔ)加(jiā)混凝劑與加FeCl₃量相同）及不加混凝(níng)劑的汙(wū)泥(ní)，按實驗步驟(zhòu)4-9分別行實驗
。