东北大学秦皇岛分校综合实验报告污泥调理实验一、实验目的人们在日常生活和生产活动中产生了大量的生活污水和工业废水，这些污水和废水经 过污水处理厂的处理后都要产生大量的污泥。污泥按来源了分为初沉污泥、剩余污泥、消 化污泥、化学污泥，按性质可分为无机污泥和有机污泥两大类。每种污泥的组成和性质不 同，是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一一 比阻。比阻实验可以作为脱水工艺流程和脱水机选定的根据，也可作为确定药剂种类、用 量及运行条件的根据。本实验希望达到以下目的：1、掌握用布氏漏斗确定污泥比阻的试验方法。2、通过微波调理（热处理法）和加药调理（化学方法）调理污泥，改变污泥脱水性能， 研究两种方法的实验效果。二、实验原理污泥脱水是指过滤介质的两面产生的压力差作为准动力，使水分强制通过过滤介质， 固体颗粒被截留在介质上，从而达到脱水的目的。影响污泥脱水性能的因素有污泥的性质和浓度、污泥和滤液的粘滞度、混凝剂的种类 和投加量等。根据推动力的脱水过程的演变，过滤可分为定压过滤和恒速过滤两种。前者在过滤过 程中压力保持不变；后者在过滤过程中过滤速率保持不变。一般的过滤的操作均为定压过 滤。本实验是用抽真空的方法造成压力差，并用调节阀调解压力，使整个实验过程压力差 恒定。表征污泥脱水性能优劣的常用指标是污泥比阻。污泥比阻的定义是：在一定压力下， 单质量的滤饼产生单位滤液流率所需要的压差。比阻的大小一般采用布氏漏斗通过测定污 泥滤液滤过借介质的速率快慢来确定，并比较不同污泥的过滤性能，确定最佳混凝剂及其 投加量。污泥比阻越大，污泥的脱水性能越差，反之，污泥脱水性能越好。过滤开始时，滤液只需克服过滤介质的阻力，当滤饼逐步形成后，滤液还需克服滤饼 本身的阻力。滤饼是有污泥的颗粒堆积而成的，也可视为一种多孔性的过滤介质，孔道属 于毛细管。因此，真正的过滤层包括滤饼和过滤介质。由于过滤介质的孔径远比污泥颗粒 的粒径大，在过滤开始阶段，滤液往往是浑浊的。随着滤饼的形成阻力变大，滤液变清。由于污泥悬浮颗粒的性质不同，滤饼的性质可分为两类，一类为不可压缩滤饼，如尘 沙或其他无机沉渣，在压力的作用下，颗粒不会变形，而且滤饼中滤液的通道不因压力的 改变而改变，压力与比阻无关，增加压力不会增加比阻。因此，增压对提高过滤机的生产 能力有较好效果。另一类为可压缩性滤饼，如初次沉淀池、二次沉淀池污泥，在压力的作 #东北大学秦皇岛分校综合实验报告用下，颗粒会变形，随之压力增加，颗粒被压缩并挤入孔道中，使滤液的通道变小，阻力 增加，比阻随压力的增加而增肌。因此，增压对提高生产能力效果不大。过滤时滤液体积V(mQ与推动力p (过滤时的压强降，g/cm2),过滤面积F (cmi)， 过滤时间t (s)成正比；而与过滤阻力 R (cm*s 7mL)，滤液黏度 卩g/(cm*s)成正比。过滤阻力包括滤渣阻力 R和过滤隔层阻力R构成。而阻力只随滤渣层的厚度增加而增 大，过滤速度则减少。因此将式(3-1)改写成微分形式。dVpFdt 一(Rz Rg)由于只R比R相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计dV pFpFdt !乜, C VMotF式中：a 单位体积污泥的比阻；S 滤渣厚度；C 获得单位体积滤液所得的滤渣体积。如以滤渣干重代替滤渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则(3-3)式可改写为pFdV dt 宀 CV式中，a为污泥比阻，在CGS制中，其量纲为s2/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(3- 4)积分，可得2V 2 pF*V东北大学秦皇岛分校综合实验报告东北大学秦皇岛分校综合实验报告b/V式(3-5)说明在定压下过滤，t /V与V成直线关系，其斜率为： C22 pF2 pF 2 bbK - JCC需要在实验条件下求出b及Cob的求法。可在定压下(真空度保 东北大学秦皇岛分校综合实验报告持不变）通过测定一系列的tV数据，用图解法求斜率（如左图）C的求法。用测滤饼含水比的方法。求 C值。1C（g滤饼干重 /mL滤液）100 _Ci 100 -C f式中C l00g污泥中的干污泥量；C 100g滤饼中的干污泥量。例如污泥含水比97.7 %，滤饼含水率为80%。1 1C0.0260 （g / mL ）100 -2.3100 -2038.482.320一般认为比阻在1091010s2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在（0.50.9）*10 9s2/g 的污泥算作中等，比阻小于0.4*10 9s7g的污泥容易过滤。污泥的化学调整就是在污泥中加入助凝剂、混凝剂之类的化学药剂，改变污泥的表面 特性（去稳定化作用）并通过架桥作用使污泥颗粒絮凝，从而改善其脱水性能，使污泥的比 阻减小。使用无机混凝剂后，可以大大加速污泥的浓缩过程，改善过滤脱水效果。但无机混凝 剂存在下列问题：一是用量较大，投加量要达到污泥干重的5% 20%从而导致滤饼体积增大;二是无机调理剂本身有腐蚀性。有机高分子混凝剂投加量少（一般污泥干重的0.1%一 0.5%），凝聚效果好、形成的絮体大、强度高、不易破碎、不增加泥饼量，无腐蚀性等 优点，但有机高分子混凝剂价格昂贵，使污泥脱水成本较高的缺点。1在微波辐射作用下，微波能量对试样的耗散是通过偶极分子旋转和离子传导两种机理 来实现的.通过离子迁移和极性分子的旋转使分子运动，但不引起分子内部结构的改变.被作 用物质的分子从相对表态瞬间转变成动态，即极性分子接受微波辐射能量后，通过分子偶极 以每秒数十亿次的高速旋转产生热效应.由于此瞬间变态是在被作用物质内部进行，反应灵 敏,受热体系均匀.其能量转化的大小与分子特征有关.与传统的加热方式（热传导与对流）不 同，微波加热是对物体内外进行整体加热，自然界中的绝大多数物质是由大量的极性分子和 非极性分子组成的.对极性分子来说，自然状态下分子做杂乱无章的运动和排列.当介质处于 电场中时，介质中的极性分子就重新排列，即带正电荷的一端趋向负极，带负电的一端趋向正 极,使排列有序化.通过微波加热，污泥的脱水性能会发生改变.三、实验仪器和药品实验仪器：微波炉，烘箱，水浴锅，分析天平，托盘天平，干燥器，蒸发皿，磁力加热 搅拌器,布氏漏斗,真空泵,测量瓶,定性滤纸,移液管,量筒,锥形瓶,容量瓶. 酸式滴定管，COD加热仪,实验药品：FeCb（10g/L）、聚丙烯酰胺混凝剂溶液，活性炭，聚合氯化铝,重铬酸钾,试亚铁灵指示液,硫酸亚铁铵,硫酸,硫酸银,硫酸汞.四、实验内容1、污泥含水率的测定1) 将100ml测量瓶放在烘箱内，在105-110 C下烘2小时。2) 取出后放在干燥器内，冷却半小时，用分析天平称重，记录重量为W/.3) 再用托盘天平粗称20克污泥置于烘干后的测量瓶中，用水浴蒸干，4) 然后放入105 2C的烘箱内烘30分钟。5) 取出放入干燥器内冷却半小时，用分析天平称重，记录重量为W2 .污泥含水率的计算公式P=20-(W2-W1)/20 X 100%p含水率w 1第一次称重(测量瓶净重)，gw2烘干后称重(测量瓶 +样重)，g2、污泥比阻的测定1) 不加热(1) 配置FeCb(10g/L)和聚丙烯酰胺混凝剂溶液。(2) 在布氏漏斗中放置 7cm的定量中速滤纸，用水湿润后贴紧周边和底部。(3) 取90mL原污泥倒进漏斗，启动真空泵，同时启动秒表，开始计时。记录下滤液量为20、30、40、50、60、70、80ml时所对应的时间。(4) 定压0.1MPa下过滤至滤饼破裂，真空破坏，停止实验。测量滤液的温度并记录。(5) 将过滤后的滤饼和滤纸放入蒸发皿内，称量质量，再放入烘箱，在103105C的温 度下烘干，称重。(6) 取过滤后的滤液，再经过滤后测量其 COD值。(7) 另取污泥90mL加混凝剂(污泥干重的5%10% FeCl3,重复实验步骤(2)至步骤(6)。(8) 取污泥50ml,分别加入混凝剂聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，重复步骤(2)至步骤(6)。2) 微波加热(1) 取50ml调节微波功率至所需的功率(分别为800W,640W,400W)进行微波辐射，至所需的微波处理时间为止20s-300s,考察污泥脱水性及其他性质变化。测定每种情况下污泥的比阻。总结得出规定功率下污泥脱水性能最佳时所用的时间.(2) 另取50ml污泥加入0.5g活性炭，分三档，分别再进行微波辐射，一定时间后，测定其比阻，同时选取中档时测定其滤液的COD.(3) 取50ml污泥加入活性炭的同时加入氯化铁五、实验结果和讨论(一)实验结果处理 污泥的含水率测定P二20-(W2-Wi)/20 X 100%=20-(38.96-36.62)/20X 100%= 98.31%2 pF 2 bbot =. = K 污泥比阻测定公式J C C ,其中 p=1000g/cm2 F= n *3.5*3.5=38.456 cm2 温度 T=1C,卩=0.00178/ (1+0.337T+0.000221T2) =3.76X 10-4 计算得 K= 204601063.81、原污泥的比阻测定原污泥共做了 4组试验，实验数据如下：表1原污泥C值测定组别污泥湿重/g污泥干重/g污泥含水率滤饼含水率C19.0171.88798.31%79.07%0.018428.9241.81298.31%79.70%0.018438.6371.73198.31%79.96%0.018549.0721.72998.31%80.94%0.0185c(平均)=0.0185表2原污泥t/V确定体积/ml2030405060708024.2143.3974.66162.85203.86259.72436.4826.5158.5796.94155.76219.07290.6433.77时间/S31.2355.08103.8167.45213.33282.48406.6823.9544.7589.77145.02191.73252.93427.56时间平均值26.47550.447591.2925157.77206.9975271.4325426.1225/st/V1.323751.68158332.28231253.15543.44995833.87760715.3265313用图解法求出斜率 b=0.062原污泥 t/V22 pF bct因此b二 KC，比阻 a =204601063.8 X 0.062 - 0.0185=6.93 X 108s2/g2、加氯化铁后污泥的比阻氯化铁溶液的浓度是10g/L,每组氯化铁的