1. 实验目的
（1） 进一步理解污泥比阻的概念。
（2） 评价污泥脱水性能。
2. 实验原理
污泥经重力浓缩或消化后，含水率约在97%，体积大不便于运输。因此，一般多采用机械脱水，以减小污泥体积。常用的脱水方法有真空过滤、压滤、离心等方法。
污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为动力，达到泥水分离、污泥浓缩的目的。根据压力差的来源不同，分为真空过滤法（抽真空造成介质两面压力差）、压缩法（截止一面对污泥加压，造成两面压力差）。
影响污泥脱水的因素较多，主要有：
（1） 污泥浓度，取决于污泥性质及过滤前浓缩程度。
（2） 污泥性质，含水率。
（3） 污泥预处理方法。
（4） 压力差大小。
（5） 过滤介质种类。
经过实验，可推导出过滤基本方程式为
式中 t——过滤时间，s；
V——滤液体积，m3；
P——过滤压力，kg/m3；
A——过滤面积，m3；
μ——滤液的动力黏滞度，kg·s/m3；
ω——滤过单位体积的滤液在过滤介质上截流的固体质量，kg/m3；
r——比阻，s2/g[1]或m/kg；
Rf——过滤介质阻抗，1/m。
公式给出了在一定压力条件下过滤滤液的体积V与时间t的函数关系，指出了过滤面积A、过滤压力P、滤液的动力黏滞度（即污泥性能）μ、比阻r等对过滤的影响。
污泥比阻r是表示污泥过滤特性的综合指标。其物理意义是：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，即单位过滤面积上滤饼单位干重所具有的阻力，其大小根据过滤基本方程式有：由式（5-17）可知，比阻是反映污泥脱水性能的重要指标，但因式（5-17）
是由实验推导出来的，故参数b、ω均要通过实验测定，不能用公式直接计算。而b为过滤基本方程式（5-16）中直线t/V～V的斜率，计算公式为：
故以定压下抽率实验为基础，测定一系列的t～V数据，即测定不同过滤时间t所对应的滤液体积V，并以滤液量V为横坐标，以t/V为纵坐标，所得直线斜率为b。
根据定义，按下式可求出ω值：
式中 Q0——污泥量，mL；
Qy——滤液量，mL；
Cg——滤饼中固体物浓度，g/mL。
由式（5-17）可求出r值，一般认为r为109～108 s2/g的污泥为难过滤的，r在（0.5～0.9）×109 s2/g的污泥其过滤难度为中等，r小于0.4×109 s2/g的污泥则易于过滤。
在污泥脱水中，往往需要进行化学调节，即通过向污泥中投加混凝剂的方法降低污泥的r值，达到改善污泥脱水性能的目的。而影响化学调节的因素中，除污泥本身的性质外，一般还有混凝剂的种类、浓度、投加量和化学反应时间。在相同实验条件下，采用不同的药剂、浓度、投加量和反应时间，可以通过污泥比阻实验选择最佳条件。
3. 实验装置与设备
（1） 实验装置。
比阻实验装置如图5-20所示。
图5-20 比阻实验装置
1—固定铁架；2—计量筒；3—抽气接管；4—布氏漏斗；5—吸滤筒；6—真空泵；7—压力表；8—调节阀；9—放空阀；10，11—连接管
（2） 实验设备和仪器仪表。
① 水分快速测定仪。
② 秒表、滤纸。
③ 烘箱。
④ FeCl3、混凝剂。
4. 实验步骤
（1） 准备待测污泥（消化后的污泥）。
（2） 布式漏斗中放置滤纸，用水喷湿。开动真空泵，使量筒中成为负压，滤纸紧贴漏斗，关闭真空泵。
（3） 把100 mL调节好的污泥倒入漏斗，再次开动真空泵，使污泥在一定条件下过滤脱水。
（4） 记录不同过滤时间t所对应的滤液体积V值。
（5） 记录当过滤到泥面出现龟裂，或滤液达到85 mL时，所需要的时间t。此指标也可以用来衡量污泥过滤性能的好坏。
（6） 测定滤饼浓度。
注意事项：
（1） 滤纸放到布式漏斗中，要先用蒸馏水湿润，然后再用真空泵抽吸一下，滤纸一定要贴紧，不能漏气。
（2） 污泥倒入布式漏斗中时会有部分滤液流入量筒，所以在正常开始实验时，应记录量筒内滤液体积V0值。
5. 数据整理
（1） 记录，如表5-3所示。
表5-3 记录表
（2） 将实验记录进行整理，t与t/V相对应。
（3） 以V为横坐标，以t/V为纵坐标绘图，求b。
（4） 根据下列两式可求ω值；
或
式中 Q0——过滤污泥量，mL；
Qy——滤液量，mL；
Cb——滤饼浓度，g/mL；
C0——原污泥浓度，g/mL。
（5） 按式（5-20）和式（5-21）求污泥的比阻值。
6. 思考题
（1） 污水处理厂剩余污泥的处理方法有哪些？你觉得哪种处理方法最好？为什么？
（2） 污泥的比阻大小与污泥的结构有何关系？加絮凝剂可减小比阻的原理是什么？
（3） 膜组件制备纯水，时间长了后，膜会发生膜污染，引起过滤压力增大、通量变小。请用今天的实验原理来解释上述现象，并提出减少膜污染的方案。
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