实验十 污泥比阻试验
一、实验目的：
是测定污泥的比阻值，研究污泥的脱水性能，判定各种类型PAM改善污泥脱水性能的优
劣，并确定最佳的污泥调配絮凝剂及其投量。
二、试验原理
污泥比阻时表示污泥过滤特性的综合性指标，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（或同一种污泥加入不同量的混凝剂后）的过滤性能。 污泥比阻愈大，过滤性越差。
过滤时滤液体积V（mL）与推动力p（过滤时的压强，g/cm2 ）,过滤面积F（cm2）,过滤时间t（s）成正比；而与过滤阻力R（cm·s2/mL）, 滤液黏度μ[g/(cm?s)]成正比。 V?pFt（ML）??????????????????.(公式1) ?R 过滤阻力包括滤渣阻力Rg构成。而阻力R随滤液渣层的厚度增加而增大，过滤速度则减少。因此将公式1改写成微分形式
dVdt?pF?(Rz?Rg)??????????????????.(公式2)
由于Rg比Rg相对较小，为简化计算，姑且忽略不计。
dVdt?pF?pF???'??CVF'????????????????.(公式3)
式中?－单位体积污泥的比阻；
?－虑渣厚度；
' C－获得单位体积滤液所得的虑渣体积；
如果以虑渣干重代替虑渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则公式3可以改写为
dVdt?pF2‘
??CV????????????????.(公式4)
2
式中，ａ为污泥比阻，在CGS制中，其量纲为ｓ/g，在工程单位制中其量纲为cm/g。 在定压下，在积分界线由0到t及0到V内对式4积分，可得
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tV???C2pF2?V????????????????.(公式5)
式5说明在定压下过滤，t/V与V成直线关系，其斜率为 b＝
t/VV???C2pF2 ； ??2pF2??bC?KbC???????????.(公式6)
因此，为求得污泥比阻，需要在实验条件下求出b及C。
三、实验设备与试剂
（1）实验装置如图 （2）秒表；滤纸。 （3）烘箱。
（4）FeCL3、AL2(SO4)3。 （5）布氏漏斗。
四、试验步骤
（1）测定污泥的含水率，求出其固体浓度C0。
（2）配制FeCL3、（10g/L）和AL2(SO4)3（10 g/L）混凝剂。
（3）用FeCL3混凝剂调节污泥（每组加一种混凝剂），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，贴紧周底。
（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532mmHg(70.93kPa)〕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；达到此压力后，开始启动秒表，并记下开始时计量管内的滤液V0。
（7）每隔一定时间（开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后可隔30s或60s）记下计量管内相应的滤液量。
（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）计算出滤饼的含水比，求出单位体积滤液的固体量C0
（12）量取加AL2(SO4)3混凝剂的污泥（每组的加量于FeCL3量相同）及不加混凝剂的污泥，按实验步骤（2）～（11）分别进行实验。 五、实验结果整理
（1）测定并记录实验基本参数，记录格式如下。
实验日期 ；原污泥的含水率及固体浓度C0。 实验真空度/mmHg ；不加混凝剂的滤饼的含水率 加混凝剂滤饼的含水率
（2）将布氏漏斗实验所得数据按表1记录并计算。 （3）以t/V为纵坐标，以V为横坐标作图，求ｂ。
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（4）根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C0 （5）列表计算比阻值а（见表2比阻计算表）
（6）以比阻为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，作图求出最佳投加量。
六、注意事项
（1）检查计算管与布氏漏斗之间是否漏气。
（2）滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，先用蒸馏水湿润，而后在用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。
（3）污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。
（4）污泥中加混凝剂后充分混合。
（5）在整个过滤过程中，真空度确定后始终保持一致。
七、思考题
（1）测定污泥比阻在工程上有何实际意义？
表1 布氏漏斗实验所得数据
时间/s 计量管滤液量V/mL ’滤液量V=V-V0/ｍL ’t/V(s/mL)
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实验十一 聚醚砜微滤膜动力学参数的测定
一、实验目的：
1、通过实验加深对聚醚砜膜技术理论的理解和认识。 2、实验掌握微滤技术并测定聚醚砜膜动力学参数。
3、考察同温度下不同压力的膜通量及其随时间的变化规律。
二、聚醚砜微滤技术的基本原理
1、微滤基本原理与特点：
一般说来，微滤膜是指一种孔径为0.1～10μm，高度均匀，具有筛分过滤作用为特征的多孔固体连续介质。膜分离是指在某种推动力的作用下,利用膜的透过性能,达到分离混合物中离子、分子以及某些微粒的过程。
微滤膜有以下几个特点：
a. 属于绝对过滤介质。微滤膜主要以筛分截留作用实现分离目的，使所有比膜孔绝对值大的粒子全面截留，而深层介质过滤时不能到达绝对的要求，因此微滤膜属于绝对过滤材料。
b. 孔径均匀，过滤精度高。微滤膜的孔径比较均匀，其最大孔径与平均孔径之比一般为3～4，孔径基本呈正态分布，因此经常被作为起保证作用的手段，过滤精度高，可靠性强。
c. 通量大。由于微滤膜的孔隙率高，因此在同等过滤精度下，流体的过滤速度比常规过滤介质高几十倍。
d. 厚度薄，吸附量小。微滤膜的厚度一般为10～200μm，过滤时对过滤对象的吸附量小，因此贵重物料的损失较小。
由于上述特点，因此微孔膜主要用于从气相或液相流体中截留细菌、固体微粒、有机胶体。主要适合对悬浮液和乳液的进行截留或浓缩以及低浊度液体除菌。
2、微滤膜分离系统及工艺流程
微滤属于压力推动的膜工艺系列。一般说来，微滤操作的跨膜压差为0.1～0.3MPa。微滤在应用中(实验室里或工业上)遇到的最主要问题是通量的下降。这是由于浓差极化和膜污染引起的。为了减少污染应注意操作方式的选择。通常采用错流过滤操作方式。为了不使膜透过通量太小，必须周期性地对膜组件进行冲洗和反冲洗。此外，在恒通量的情况下，在反冲洗之前是靠连续提高进料压力来补偿渗透通量的降低。进料压力变化大约在0.05～0.25MPa之间。当进料压力到达规定值时，进行反冲洗。 3、膜动力学参数：
表征膜分离性能的参数主要有两个。一是膜通量，二是截留率。 （1）膜通量计算公式：J?VS?t
式中:J代表膜通量，单位为m3/m2.s；V代表水量，单位为m3；t代表出水用时，单位为s；S代表膜面积，单位为m2。
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（2）截留率公式：表观截留率 R?1?CpCb；本征截留率 R'?CpCm
式中:Cb和Cp分别代表原料液和透过液的浓度mg/L。 Cm--代表截留液浓度mg/L。 4、聚醚砜系列膜特点
聚醚砜膜在膜产品中属高、中档产品。膜表层光滑，减少了污染物在膜表层的沉积，提高了膜的抗污染能力，减少了膜装置对预处理的要求。
聚醚砜膜最独特的性能主要表现在具有耐强酸、强碱（pH值=1～14）、耐生物腐蚀、耐油脂、耐高温（180℃下长期工作，可蒸汽杀菌）、耐高压（≤0.8Mpa）、污染解析能力强、超高通量等特点。是其它普通膜所不能比拟的膜，适应于不同粘度、不同污染程度、不同温度的料液，因此，可应用于特殊行业中的分离、提取、浓缩，应用行业广泛。发酵行业中的蛋白质去除纺织印染业的染料脱盐浓缩与酸碱回收。
三、实验装置与设备
实验设备主要是有机聚醚砜中空纤维膜实验机。其中： 膜孔径为0.2um，膜面积为0.4m，膜组件一只，分离 动力为压力； 1000ml量筒3个，精确到10ml； 秒表一 个，精确到0.01秒；温度计一支。
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四、实验操作
图1有机聚醚砜膜装置
实验数据由以下方法获得：打开机器，待运行稳定后，调整阀门使压力变为测量条件时的值。查看温度，当温度达到一整数值时，用秒表计一定时间的出水量。
具体步骤如下：
(1)．实验准备。
(2)．开机运行：接通电源，打开启动开关，开机运行。调整压力范围在0.1～0.3MP并在此范围内取若干个压力。等机器运行稳定后，测一定时间间隔下的出水量。 (3)．实验记录：记录压力、室温、一定时间间隔后的水温变化。 (4)．实验结束后停机、断开电源，将储水槽内的水排出。
(5)．水力学反冲洗。水力学清洗方法主要是反冲洗(只适用于微滤膜和疏松的超滤膜)，即以一定频率交加压、减压和改变流向。
五、结果及分析
数据记录格式见表格1。
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