[发明专利]一种基于分形维数和粒度的污泥氧化调理在线控制方法

权利要求书

1.一种基于分形维数和粒度的污泥氧化调理在线控制方法，包括用连接有电导电极的电化学阻抗仪对污泥进行测试，其特征在于，在污泥氧化调理过程中，将电极探头插入污泥中进行频率扫描，利用由频率连续扫描过程中阻抗反馈信号计算得出的污泥分形维数及粒径变化为指标，当达到1min内频率扫描得到的污泥分形维数下降幅度超过临界值1和1min内频率扫描得到的污泥粒径下降幅度小于临界值2时，在线反馈至氧化剂投加控制单元，精准控制氧化剂的投加量及氧化时间，使污泥达到适度氧化，其中临界值1为0.1%，临界值2为1%。

2.根据权利要求1中所述的一种基于分形维数和粒度的污泥氧化调理在线控制方法，其特征在于，所述电化学阻抗仪的电学频率扫描时温度保持恒定，扫描时施加的正弦电压范围为1-1000 mV，扫描频率范围为0.1 Hz-10 MHz，调理污泥的浓度范围为1g/L-100 g/L。

3.根据权利要求1中所述的一种基于分形维数和粒度的污泥氧化调理在线控制方法，其特征在于，由电化学阻抗仪电学频率扫描得到的阻抗信号计算污泥分形维数的方法为，首先用电学频率扫描得到随频率变化的复阻抗模量，随后对得到的复阻抗模量进行校正处理，校正后的复阻抗模量等于每个扫描频率下对应的复阻抗模量减去最高频率下的复阻抗模量，根据建立的校正后复阻抗模量与扫描频率间的无标度模型，以校正后的复阻抗模量的对数值为Y轴，以扫描频率的对数值为X轴作图，在确定的分形区间内，用线性回归分析对图进行拟合，提取出污泥的分形维数；

其中，建立的校正后复阻抗模量与扫描频率间的无标度模型为：

式中，为校正后的复阻抗模量，f为扫描频率，D_f为污泥的分形维数，确定的分形区间为校正后的复阻抗模量的对数值随频率的对数值增加而线性下降的频率区间。

4.根据权利要求1中所述的一种基于分形维数和粒度的污泥氧化调理在线控制方法，其特征在于，由电化学阻抗仪电学频率扫描得到的阻抗信号计算污泥粒径的方法包含如下步骤：

（1）由电学频率扫描得到调理污泥的阻抗实部、虚部及复阻抗模量；

（2）用等效电路对阻抗实部和虚部数据进行拟合，得到等效电学元件的参数，所述等效电路由两电路串联而成，其中一个电路为悬浊液的电荷移动电阻R_c，另一个电路由悬浊液双电层界面的电荷转移电阻R_t与双电层电容C_p并联而成，等效电路的拟合频率范围为1Hz-1MHz，以包含复阻抗模量突变的临界频率；

（3）根据所得等效电学元件参数计算频率扫描过程中复阻抗模量突变的临界频率，所述复阻抗模量突变的临界频率为校正后的复阻抗模量的对数值由近似恒定转变为随频率的对数值增加而下降的相关频率点，其计算式为：

式中，为复阻抗模量突变的临界频率；

（4）建立临界频率与颗粒物粒径的标准曲线，其步骤为：

①以已知粒径的二氧化硅颗粒为标准颗粒物，制备粒径不同的二氧化硅悬浊标准液5-10个；

②测定悬浊标准液样品的临界频率；

③将标准液样品的临界频率与粒径代入所述的临界频率与颗粒物粒径的标准曲线基本关系式，求出参数k与b的值，其中所述临界频率与颗粒物粒径的标准曲线基本关系式为：

式中，R为颗粒物的粒径，为临界频率的对数值，k和b均为常数；

（5）根据标准曲线及频率扫描数据获取实时的污泥粒径。