汙(wu)泥比(bi)阻(zu)測(ce)定(ding)實驗(yan)裝(zhuang)置，汙(wu)泥比(bi)阻(zu)測(ce)定(ding)儀器(qi)實(shi)驗(yan)目(mu)的

汙(wu)泥比(bi)阻(zu)測(ce)定(ding)實驗(yan)裝(zhuang)置，汙(wu)泥比(bi)阻(zu)測(ce)定(ding)儀器(qi)  型號：DP-250

主要參(can)數(shu)及配置：
吸(xi)濾(lv)筒尺寸：Ø 150×250 mm、裝置總(zong)尺寸： 500mm×350mm×1300mm、電源(yuan) 220V  率(lv)200W、
配置：用有(you)機(ji)玻璃圓管(guan)制(zhi)成(cheng)吸(xi)濾(lv)筒1套、並(bing)配有(you)300ml計(ji)量筒2套、有(you)機(ji)玻璃布(bu)氏(shi)漏(lou)鬥(dou)2只(zhi)（Ø100）、抽氣(qi)接管1根(gen)、連接管道(dao)1根(gen)、真(zhen)空表(biao)1只(zhi)、真(zhen)空泵1臺(tai)、放氣(qi)閥1只(zhi)、滲漏(lou)閥(fa)1只(zhi)、連接管道(dao)和閥(fa)、不銹(xiu)鋼(gang)臺(tai)架(jia)等組(zu)成

 註：(本(ben)說(shuo)明書(shu)及提供的計(ji)算方法(fa)和實(shi)驗(yan)數(shu)據僅(jin)供參(can)考：根(gen)據(ju)學校實際(ji)實驗(yan)得(de)出的數(shu)據為準。)

、實驗(yan)目(mu)的：

汙(wu)泥比(bi)阻(zu)（或(huo)稱比(bi)阻(zu)抗）是表(biao)示汙(wu)泥脫(tuo)水(shui)性(xing)能(neng)的綜合(he)性標，汙(wu)泥比(bi)阻(zu)愈大(da)，脫(tuo)水(shui)性(xing)能(neng)愈差，反之(zhi)脫(tuo)水(shui)性(xing)能(neng)愈好(hao)。本(ben)實驗(yan)測(ce)定(ding)活(huo)性(xing)汙(wu)泥的比(bi)阻(zu)，是以(yi)FeCl₃和Al₂(SO₄)₃為混(hun)凝(ning)劑行(xing)試(shi)驗(yan)。

希(xi)望(wang)通過實驗(yan)達到下(xia)述目(mu)的：

掌握(wo)測(ce)定(ding)汙(wu)泥比(bi)阻(zu)的實(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；

掌握(wo)用布(bu)氏(shi)漏(lou)鬥(dou)試(shi)驗(yan)選擇混凝(ning)劑；

掌握(wo)確定(ding)投加(jia)混凝(ning)劑的方(fang)法(fa)。

二、實(shi)驗(yan)原(yuan)理(li)：

汙(wu)泥比(bi)阻(zu)是單(dan)位(wei)過濾面積(ji)上(shang)，單(dan)位(wei)幹重(zhong)濾(lv)餅所具(ju)有(you)的阻(zu)力(li)，在數(shu)值上(shang)等於(yu)粘(zhan)滯度(du)為1時(shi)，濾(lv)液通過單位(wei)重(zhong)量(liang)的泥(ni)餅(bing)產(chan)生單(dan)位(wei)濾液(ye)流(liu)率(lv)所需要的壓(ya)差，

影響(xiang)汙(wu)泥脫(tuo)水(shui)性(xing)能(neng)的因(yin)素(su)有(you)：汙(wu)泥的性(xing)質、汙(wu)泥的濃度、汙(wu)泥和濾(lv)液(ye)的粘(zhan)滯度(du)、混凝(ning)劑的種(zhong)類(lei)和投(tou)加(jia)量等。通常(chang)是用布(bu)氏(shi)漏(lou)鬥(dou)試(shi)驗(yan)，通(tong)過測(ce)定(ding)汙(wu)泥濾(lv)液濾過介(jie)質的速(su)度(du)快(kuai)慢(man)來確定(ding)汙(wu)泥比(bi)阻(zu)的大(da)小，並(bing)不同(tong)汙(wu)泥的過濾性能(neng)，確定(ding)混凝(ning)劑及其(qi)投加(jia)量。

汙(wu)泥脫(tuo)水(shui)是依靠(kao)過濾介(jie)質（多(duo)孔性(xing)物質）兩面(mian)的壓(ya)力(li)差作(zuo)為推(tui)動(dong)力，使(shi)水(shui)分(fen)強(qiang)制(zhi)通過過濾介(jie)質，固(gu)體(ti)顆粒(li)被截(jie)留在(zai)介(jie)質上(shang)，達到脫水(shui)的目(mu)的。成(cheng)壓(ya)力(li)差的方(fang)法(fa)有(you)四(si)種：

依靠(kao)汙(wu)泥本(ben)身厚(hou)度的靜壓力(li)（如汙(wu)泥自(zi)然幹(gan)化場(chang)的滲透(tou)脫水(shui)）；

過濾介(jie)質的面(mian)成(cheng)負(fu)壓(ya)（如(ru)真空過濾脫水(shui)）；

加(jia)壓汙(wu)泥把(ba)水(shui)分(fen)過濾介(jie)質（如壓(ya)濾脫(tuo)水(shui)）；

成離(li)心(xin)力作(zuo)為推(tui)動(dong)力（如離(li)心(xin)脫水(shui)）。

根(gen)據(ju)推動(dong)力在脫水(shui)過程中的演(yan)變，可分(fen)為定(ding)壓過濾與恒豎過濾兩種(zhong)。前(qian)者(zhe)在(zai)過濾程中(zhong)壓(ya)力(li)保(bao)持不變；後者(zhe)在(zai)過濾過程中過濾速度(du)保(bao)持不變。

本(ben)實驗(yan)是用抽真(zhen)空的方(fang)法(fa)成(cheng)壓(ya)力(li)差，並(bing)用調(tiao)節(jie)閥調(tiao)節(jie)壓力(li)，使(shi)整個實(shi)驗(yan)過程壓力(li)差恒定(ding)。

過濾開(kai)始(shi)時(shi)，濾(lv)液只(zhi)需克服(fu)過濾介(jie)質的阻(zu)力(li)，當濾餅逐步(bu)形(xing)成後，濾(lv)液(ye)還需克服(fu)濾(lv)餅本(ben)身的阻(zu)力(li)。濾餅是由(you)汙(wu)泥的顆粒(li)堆(dui)積(ji)而成的，也(ye)可視(shi)為種(zhong)多(duo)孔性(xing)的過濾介(jie)質，孔道(dao)屬(shu)於(yu)毛細管(guan)。因(yin)此(ci)，真(zhen)正的過濾層包(bao)括(kuo)濾餅(bing)與過濾介(jie)質。由於(yu)過濾介(jie)質的孔(kong)徑(jing)遠(yuan)比(bi)汙(wu)泥顆粒(li)的粒(li)徑(jing)大(da)，所以(yi)只(zhi)過濾開(kai)始(shi)階(jie)段，濾(lv)液(ye)往(wang)往是渾(hun)濁(zhuo)的。隨著濾(lv)餅(bing)的形(xing)成(cheng)，阻(zu)力(li)變大，濾(lv)液(ye)變清(qing)。

由於(yu)汙(wu)泥懸浮顆粒(li)的性(xing)質不同(tong)，濾(lv)餅的性(xing)質可分(fen)為兩(liang)類(lei)：類為不可壓(ya)縮(suo)性濾(lv)餅，如沈砂、初次(ci)沈澱汙(wu)泥或(huo)其(qi)他(ta)無(wu)機沈渣，在壓(ya)力作(zuo)用下(xia)，顆粒(li)不會(hui)變形，因(yin)而(er)濾(lv)餅(bing)中濾液的通(tong)道(dao)（如毛細管(guan)孔(kong)徑(jing)與(yu)長(chang)度）不因(yin)壓(ya)力作(zuo)用的變化而(er)改(gai)變；另(ling)類(lei)為可壓(ya)縮(suo)性濾(lv)餅，如活(huo)性(xing)汙(wu)泥，在(zai)壓力的作(zuo)用下(xia)，顆粒(li)會(hui)變形，隨著壓(ya)力(li)增加(jia)，顆粒(li)被壓縮(suo)並(bing)擠入(ru)孔(kong)道(dao)中，使(shi)濾液的通(tong)道(dao)變小，阻(zu)力(li)增加(jia)。

過濾時(shi)，濾(lv)液體(ti)積(ji)V與壓(ya)強降(jiang)P、過濾面積(ji)A、過濾時(shi)間(jian)t成正比(bi)，而與(yu)過濾阻(zu)力(li)R、濾液粘(zhan)滯度(du)u成正比(bi)，即過濾時(shi)：V= Par  uR（ml）  （14-1）

式中(zhong)：V——濾液(ye)體(ti)積(ji)（ml）；

      P——過濾時(shi)壓(ya)強（Pa）

      A——過濾面積(ji)（cm²）

      t——過濾時(shi)間(jian)（s）

          u——濾液(ye)粘(zhan)度（Pa·s）

          R——單位(wei)過濾面積(ji)上(shang)，通(tong)過單位(wei)體(ti)積(ji)的濾(lv)液(ye)所產(chan)生的過濾阻(zu)力(li)，決定(ding)於(yu)濾餅(bing)性質（cm^-1）

過濾阻(zu)力(li)R包括(kuo)濾餅(bing)阻(zu)力(li)R_z和過濾介(jie)質阻(zu)力(li)R_g兩分(fen)。阻(zu)力(li)R隨濾餅厚(hou)度(du)增加(jia)而增加(jia)，過濾速度(du)則(ze)隨濾餅厚(hou)度(du)

的增加(jia)而減小，因此(ci)將(jiang)式（14-1）改寫(xie)成微分形式： dV  dt ＝ PA  uR＝    RA    u(δR_z+R_g)   （14-2）

1

式中(zhong)：δ——泥餅(bing)的厚(hou)度(du)

設每(mei)濾過單位(wei)體(ti)積(ji)的濾(lv)液(ye)，在(zai)過濾介(jie)質上(shang)截(jie)留的濾(lv)餅(bing)體(ti)積(ji)為υ，則當濾液體(ti)積(ji)為V時(shi)，濾(lv)餅體(ti)積(ji)為υ·V，因(yin)此(ci)δA=υV

δ＝ υV  A  （14-3）

將式(shi)（14-3）代(dai)入式(shi)（14-2）得 dV  dr＝      PA²        u（υVR_z+R_gA）  （14-4）

若以(yi)濾(lv)過單位(wei)體(ti)積(ji)得濾液(ye)在(zai)過濾介(jie)質上(shang)截(jie)留得(de)濾餅幹固(gu)體(ti)重(zhong)量(liang)C代(dai)替υ，並(bing)以(yi)單(dan)位(wei)重(zhong)量(liang)得阻(zu)抗r代(dai)替R_z,則式(shi)（14-4）可改(gai)寫成(cheng) dV  dr＝      PA²        u（CVr+R_gA）  （14-5）

式中(zhong)：r——汙(wu)泥比(bi)阻(zu)

定(ding)壓過濾時(shi)，式(shi)（14-5）對時(shi)間(jian)積(ji)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（14-7）說(shuo)明：在(zai)定(ding)壓下(xia)過濾，t/V與V成(cheng)直(zhi)線關(guan)系，即：y-bx+a

                斜率(lv)b= uCr  2PA²   截(jie)距(ju) a= uR_g  PA    因此(ci)比(bi)阻(zu)公(gong)式(shi)為 r＝ 2PA²   u· b  C  （14-8）

r單位(wei)為cm/g，b為s/cm⁶，C為g/cm³

從(cong)式（14-8）可以(yi)看出，要求(qiu)得汙(wu)泥比(bi)阻(zu)r，需在(zai)實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)下(xia)求(qiu)出斜(xie)率(lv)b和C₀b的求(qiu)法是：可在(zai)定(ding)壓下(xia)（真空度(du)保(bao)持不變）通過測(ce)定(ding)系列(lie)的r—V數(shu)據，用圖(tu)解法求(qiu)取，見(jian)圖(tu)14-1，C的求(qiu)法為：

實驗(yan)步(bu)驟(zhou)：

測(ce)定(ding)汙(wu)泥的固(gu)體(ti)濃度C₀。

配制FeCl₃（10g/l）和Al₂（SO₄）₃（10g/l）混凝(ning)劑溶(rong)液。

用FeCl₃（10g/l）混凝(ning)劑調(tiao)節(jie)汙(wu)泥（每(mei)組(zu)加(jia)種混(hun)凝(ning)劑量(liang)，加(jia)量分(fen)別為汙(wu)泥幹(gan)重(zhong)的5％、6％、7％、8％、9％、10％）。

在布(bu)氏(shi)漏(lou)鬥(dou)上(shang)放(fang)置快(kuai)速(su)濾紙(zhi)（直徑(jing)大(da)於(yu)漏(lou)鬥(dou)，大(da)於(yu)倍），用水(shui)潤(run)濕(shi)，貼緊(jin)周底。

啟動(dong)真空泵，用調(tiao)節(jie)閥調(tiao)節(jie)真空壓(ya)力(li)到比(bi)實驗(yan)壓(ya)力(li)小約(yue)1/3，實驗(yan)壓(ya)力(li)為35.5kPa（真(zhen)空度(du)266mmHg）或(huo)70.9 kPa（真空度(du)532mmHg），使(shi)濾紙(zhi)緊貼(tie)漏(lou)鬥(dou)底，關(guan)閉(bi)真空泵。

放50-100ml調(tiao)節(jie)好(hao)的汙(wu)泥在(zai)漏(lou)鬥(dou)內(nei)，（汙(wu)泥度(du)不過濾紙(zhi)度），使(shi)其(qi)依靠(kao)重(zhong)力(li)過濾1分鐘(zhong)，啟動(dong)真空泵，調(tiao)節(jie)真空壓(ya)力(li)至實驗(yan)壓(ya)力(li)，記下(xia)此時(shi)計(ji)量筒內(nei)的濾(lv)液(ye)體(ti)積(ji)V₀。啟動(dong)秒(miao)表(biao)。在(zai)整個實(shi)驗(yan)過程中，仔(zai)細調(tiao)節(jie)真空度(du)調(tiao)節(jie)閥，以(yi)保持實(shi)驗(yan)壓(ya)力(li)恒定(ding)。

每隔定(ding)時(shi)間(jian)（開(kai)始(shi)過濾時(shi)可每(mei)隔10s或15s，濾(lv)速減慢(man)後每(mei)隔30s或(huo)1min），記下(xia)記量(liang)筒內(nei)相(xiang)應(ying)的濾(lv)液(ye)體(ti)積(ji)V¹。

定(ding)壓過濾至濾(lv)餅(bing)破(po)裂(lie)，真(zhen)空破(po)壞(huai)，如真空長(chang)時(shi)間(jian)不破(po)壞(huai)，則過濾20分鐘(zhong)即可停(ting)止（也(ye)可30-40min，待(dai)泥餅(bing)形(xing)成(cheng)為止）。

測(ce)出定(ding)壓過濾後濾(lv)餅(bing)的厚(hou)度(du)及固(gu)體(ti)濃度。

10、另(ling)取加(jia)Al₂（SO₄）₃混凝(ning)劑的汙(wu)泥（每(mei)組(zu)加(jia)混凝(ning)劑與(yu)加(jia)FeCl₃量相(xiang)同）及不加(jia)混凝(ning)劑的汙(wu)泥，按實(shi)驗(yan)步(bu)驟(zhou)4-9分別(bie)行(xing)實(shi)驗(yan)。