实验十七 污泥比阻测定
一、实验目的
污泥按来源可分为初沉污泥、剩余污泥、消化污泥和化学污泥。
按性质又可分为有机污泥和无机污泥两大类。
每种污泥的组成和性质不同，使污泥的脱水性能也各不相同。
为了评价和比较各种污泥脱水性能的优劣，也为了确定污泥机械脱水前加药调理的投药量，常常需要通过实验来测定污泥脱水性能的指标——比阻（也称比阻抗）。
通过本实验希望达到下述目的：
1、通过实验掌握污泥比阻的测定方法；
2、掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂；
3、掌握确定投加混凝剂数量的方法；
4、通过比阻测定评价污泥脱水性能。
二、实验原理
污泥比阻（或称比阻抗）是表示污泥脱水性能的综合性指标。
它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。
求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。
污泥比阻越大，过滤脱水性能越差，反之脱水性能越好。
在污泥中加入混凝剂、助滤剂等化学药剂，可使比阻降低，脱水性能改善。
过滤时滤液体积V （mL ）与推动力p （过滤时的压强降，g/cm 2）、过滤面积F （cm 2）、过滤时间t （s ）成正比，而与过滤阻力R (cm*s 2/mL ），滤液黏度μ[g/(cm*s)]成反比。
)(mL R pFt V μ=
(6-1)
过滤阻力包括滤饼阻力Rz 和过滤介质阻力Rg 构成。
过滤开始时，滤液仅需克服过滤介质的阻力，当滤饼逐渐形成后，还必须克服滤饼本身的阻力。
因此，阻力R 随滤饼厚度增加而增大，过滤速度则随滤饼厚度的增加而减少。
因此将式(6-1)改写成微分形式。
)
(g z R R pF dt dV +=δμ (6-2) δ—— 滤渣厚度
由于R g 比R z 相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。
设每滤过单位体积的滤液，在过滤介质上截留的滤饼体积为v ，则当滤液体积为V 时，
滤饼体积为vV ，因此
vV F =δ (6-3)
式(6-3)代入(6-2)，得
z vVR pF dt dV μ2= (6-4) 若以滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的滤饼干固体质量w 代替v ，并以单位质量的阻抗r 代替Rz ，则式（6-4）可改写成：
wVr
pF dt dV μ2
= （6-5） 式中，r 为污泥比阻，在CGS 制中，其量纲为s 2/g ，在工程单位制中其旦纲为cm/g 。
在定压下，在积分界线由0到t 及0到V 内对式(6- 5)积分，可得
V pF
wr V t ⋅=22μ (6-6) 式(6-6)说明在定压下过滤，t ／V 与V 成直线关系，其斜率为 22/pF wr V V t b μ==
w
b pF r ⋅=μ22 (6-7) 由式（6-7）可以看出，要求污泥比阻r ，需要在实
验条件下求出b 及w 。
b 的求法。
可在定压下(真空度保持不变)通过测定
一系列的t ～V 数据，用图解法求斜率(见图2-1)。
w 的求法。
根据所设定义
)/mL ()(0滤液滤饼干重g V C V V w y b y -=
(6-8)
式中 V 0——污泥量，mL ；
V y ——滤液量，mL ； Cb ——滤饼固体浓度，g/mL 。
根据液体平衡V 0＝V y +V b
根据固体平衡V 0C 0＝V y C y +V b C b
式中 C o ——原污泥固体浓度，g ／mL ；
C y ——滤液固体浓度，g ／mL ；
V d ——滤饼体积，mL 。
图2-1 图解法求b 示意图
可得
b y b y C C C C V V --=
)(00 (6-9) 代入式（6-8），化简后得
00)
(C C C C C w b y b --= (6-10)
因滤液固体浓度C y 相对污泥浓度C 0来说要小得多，可忽略不计，故式（6-10） 可得 0
0C C C C w b b -= (6-11) 一般认为比阻在109～1010s 2/g 的污泥算作难过滤的污泥，比阻在(0.5～0.9)*109s 2/g 的污泥算作中等，比阻小于0.4*109s 2/g 的污泥容易过滤。
投加混凝剂可以改善污泥的脱水性能，使污泥的比阻减小。
对于无机混凝剂如FeCl 3，A12(SO 4)3等投加量，一般为污泥干质量的5％～10％高分子混凝剂如聚丙烯酰胺，碱式氯化铝等，投加量一般为干污泥质量的1％。
三、实验装置与设备
1、实验装置：
实验装置由真空泵、吸滤筒、计量筒、抽气接管、布氏漏斗等组成，如图3-1所示。
吸滤筒尺寸：直径×高度=Φ150mm ×250mm
图3-1 污泥比阻测定装置示意图
计量筒为固定的具塞玻璃量筒，上接抽气接管和布氏漏斗。
吸滤筒作为真空室及盛水之用，上有真空表和调节阀，下有放空阀；一端用硬塑料管联结抽气接管，另一端用硬塑料管接真空泵。
真空泵抽吸吸滤筒内的空气，使筒内形成一定真空度。
2、实验设备和仪器仪表：
秒表、温度计、烘箱、分析天平、快速滤纸、移液管等。
四、实验步骤
1、测定污泥的含水率，求出其固体浓度C0 。
（原含水率C0 为96%）
2、配制Al2(SO4)3（10g/L）混凝剂。
3、调节污泥（每组加一种混凝剂），采用FeCl3混凝剂时加量分别为干污泥质量的0（不加混凝剂）、2%、4%、6%、8%、10%。
4、在布氏漏斗上（直径65~80mm）放置滤纸，用水润湿，贴紧周边。
5、开动真空泵，调节真空压力，大约比实验压力小1/3.[实验时真空压力采用266mmHg(35.46kPa)或532 mmHg(70.93kPa)]时关掉真空泵。
6、加入100mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至实验压力；开始启动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V0。
7、每隔一段时间（开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后可每隔30s或60s）记下计量管内相应的滤液量V′。
8、一直过滤至真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20min后即可停止。
9、关闭阀门，取下滤饼放入称量瓶内称量。
10、称量后的滤饼于105℃的烘箱内烘干称量。
11、计算出滤饼的含水率，求出单位体积滤液的固体量ω。