[发明专利]一种污泥脱水性能的在线评价方法有效
申请号: | 202110919774.4 | 申请日: | 2021-08-11 |
公开(公告)号: | CN113620553B | 公开(公告)日: | 2022-07-29 |
发明(设计)人: | 王毅力;张达鑫;赵晓琦 | 申请(专利权)人: | 北京林业大学 |
主分类号: | C02F11/06 | 分类号: | C02F11/06;C02F11/143;G06K9/62;G06Q10/06 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100083 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 污泥 脱水 性能 在线 评价 方法 | ||
本发明公开了一种污泥脱水性能的在线评价方法,属于环境保护技术领域,旨在解决现有方法难以满足污泥脱水性能在线评价需求等问题。本发明利用连接有电导电极的电化学阻抗仪对污泥进行实时频率扫描,将污泥絮体中的水分释放过程与阻抗测试时的电荷在絮体中的运动过程相类比,利用水分和电荷在絮体中的运动过程均受絮体结构阻力和粘滞阻力的相似性,提出描述单位絮体尺度下电荷运动轨迹的谱维数ds/fc作为表征污泥脱水性能的参数。与现有方法相比,本发明在测试时无需对样品进行特殊处理,仅将电极探头插入污泥悬浮液进行频率扫描,即可实现污泥脱水性能的实时在线评估,且有利于污泥脱水性能评估流程的标准化。
所属技术领域
本发明涉及的是一种污泥脱水性能的在线评价方法,属于环境保护技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展及城镇化进程的不断深化,市政污泥的排放量与日俱增,据住建部的年鉴统计,自2008年来,我国污泥产量以每年10.7%的速率增长。截至2019年底,污水处理厂产生的湿污泥量达5513.65万吨。与此同时,较高的含水率使得污泥的体积较大,造成了运输、处理、处置等一系列困难,污泥的处置费用也因此一直居高不下。因此,市政剩余污泥的脱水减量尤为必要。为了释放污泥中包裹的水分,在脱水减量前,污泥一般需要经过调理,以改善其脱水性能。然而由于污泥泥质是经常变化的,其脱水效果并不稳定,这使得调理药剂的投加量也需要进行相应的调整。目前污泥毛细吸水时间(CST)和污泥过滤比阻(SRF)等传统的污泥脱水性能评价指标已沿用多年,但其不能实现在线实时测量,只适合在实验室进行离线分析。如何快速地、实时地评估污泥的脱水性能,成为精准控制药剂投加、节约药剂成本的关键。专利CN 109738616 A公开了一种利用胞外聚合物评价污泥脱水性能的方法。专利CN 111024925 A公开了一种通过总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS预测污泥脱水性能的方法。然而这些方法在实际过程中均存在测试繁琐的问题,在线测试同样存在一定困难。这限制了这些方法在实际工程中的应用。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种污泥脱水性能的在线评价方法,其目的是绕过现有方法的不足,利用连接有探头的电学设备对污泥进行实时频率扫描获取阻抗反馈信号,并计算扫描过程中描述单位污泥絮体尺度下电荷运动轨迹的谱维数ds/fc,以此反馈污泥的脱水性能。
本发明可通过如下技术途径实现:
包括,用连接有电导电极的电化学阻抗仪对污泥进行频率扫描测试,将限制污泥脱水的束缚水释放过程与阻抗测试过程中的电荷在絮体中的运动相类比,利用水分和电荷在絮体中运动过程中均受絮体结构阻力和粘滞阻力的相似性,提出描述单位絮体尺度下电荷运动轨迹的谱维数ds/fc作为表征污泥脱水性能的参数。
所述电化学阻抗仪电学频率扫描过程中,假设电子在污泥絮体的孔隙中是随机行走的,则同一个电子在同一个位置上出现的概率与电学频率扫描所得污泥的谱维数ds直接关联,ds越大意味着电子在污泥絮体中的运动路径越无序,出现在运动方向上z处的概率越小,为减轻絮体尺度不同所可能带来的ds的差异,用获取的谱维数ds除以絮体电学频率扫描所得的临界频率fc,得到尺度单位化后的谱维数ds/fc,ds/fc越大意味着电荷渗透出污泥絮体越困难,对应着絮体中的束缚水越不易释放渗透出污泥絮体,污泥脱水性能越差。
进一步地,单位絮体尺度下电荷运动轨迹的谱维数ds/fc的确定包括如下步骤:
(1)在测试时无需对样品进行特殊处理,仅将电极探头插入待测污泥中进行频率扫描以获取污泥的阻抗实部、虚部及复阻抗模量,对复阻抗模量进行校正,并计算出校正后复阻抗模量突变的临界频率fc;
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