CN111175172A - 一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用 - Google Patents

一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污泥处理技术领域，公开了一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用。所述装置包括：过滤单元，供气单元，滤液收集单元，质量称量单元及计数单元。本发明由供气单元为过滤单元提供过滤压力，污泥样品在过滤单元的密封正压空间内进行过滤，由滤液收集单元获得滤液，并输送至质量称量单元称量滤液质量，与质量称量单元数据连通的计数单元自动获取滤液质量和时间间隔数据，记录滤液体积与时间的曲线,得到参数b，避免了人为读数，有效的减小了传统方法的计数误差。并且，本发明过滤单元具有保持完整的密封的空间。

Description

一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用。
背景技术
污泥比阻是评价污泥脱水性能的一个重要指标，应用广泛。污泥比阻指在一定压力下，单位过滤面积上单位干重的污泥滤饼所具有的阻力。目前常用于测量污泥的比阻的方法主要是抽滤式布氏漏斗法，该方法操作复杂，计数误差大。通常布氏漏斗通过测定污泥滤液滤过介质的速率快慢来确定，即R＝2pA2b/(μC)。R为污泥比阻，p为过滤压力，A为过滤面积，b为过滤时间T与过滤滤液体积V的比值T/V-V的直线的斜率，μ为滤液的粘度，C为过滤单位体积滤液后滤饼的固体浓度，C可以由公式C＝1000*C0Cb/(C0-Cb)求得。C0为原污泥的固体浓度，Cb为过滤后结束后滤饼的浓度。在科学研究和工程实践中需要准确的求出污泥比阻，而测量污泥比阻的关键是测出b值，因此，准确的获取参数b的数值也是一直研究的方向。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的计数误差大的缺陷，提供一种测量污泥比阻参数的装置、使用方法及其应用，使用该装置可进行自动计数，获取参数b，有效的减小了传统方法的计数误差。
为了实现上述目的，在基础的实施方案中，本发明一方面提供一种测量污泥比阻参数的装置，包括：
过滤单元，所述过滤单元包含密封本体及与其相连的底座，所述密封本体设置有进样口及进气口，所述底座设置有滤液收集槽及与其连通的滤液出口，滤纸置于所述底座表面；所述密封本体与底座结合形成密闭正压空间；污泥经所述进样口进入过滤单元后压滤得到滤液；
供气单元，与所述过滤单元的进气口连通，用于提供压力给过滤单元；
滤液收集单元，所述滤液收集单元与所述滤液出口连通，用于收集滤液；
质量称量单元，位于所述滤液收集单元下方，用于在滤液收集过程中，称量所述滤液收集单元中滤液的质量；
计数单元，与所述质量称量单元连通，用于在滤液收集过程中，获取滤液的体积数据以及时间数据。
在一种优选的实施方案中，所述的过滤单元还包括密封圈，所述底座与密封本体之间设有沿底座周向设置的密封圈，所述密封圈一端固定于所述底座中。
在一种优选的实施方案中，所述的滤液收集槽为环形布置，所述密封圈围绕在所述滤液收集槽周围。
在一种优选的实施方案中，所述的进样口还设置有将进样口封闭的密封盖。
在一种优选的实施方案中，所述的过滤单元还包括紧固件，围绕在所述底座与密封本体侧壁上，用于固紧所述密封本体和底座。
在一种优选的实施方案中，所述滤液收集单元与所述滤液出口通过收集管连通。
在一种优选的实施方案中，所述计数单元通过数据线与所述质量称量单元连通。
在一种优选的实施方案中，所述质量称量单元为天平，所述计数单元为计算机。
在一种优选的实施方案中，所述供气单元还包括压力控制单元；
优选地，所述压力控制单元包括压力表、压力控制阀及气体开关，设置在进气管路上，所述进气管路与所述过滤单元的进气口连通。
本发明第二方面提供一种测量污泥比阻参数的装置的使用方法，以自动、准确以及简便地获得参数b。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供上述测量污泥比阻参数的装置的使用方法，包括如下步骤：
(一)将滤纸润湿置于过滤单元的底座上，密封本体和底座配合，将密封本体与底座之间的配合处固紧密封；
(二)将污泥样品从进样口倒入，并将进样口密封；
(三)供气单元开始供气，并同时开启质量称量单元和计数单元；
(四)每隔一个时间段，计算机获取时间数据T以及与时间数据T对应的滤液质量数据m，进而获得时间T与滤液体积V的比值T/V-V的直线的斜率，得到污泥比阻参数b。
在一种优选的实施方案中，所述使用方法还包括：在步骤(3)开始供气前，调节压力控制阀，使压力表示数为定值p。
本发明另一方面提供上述测量污泥比阻参数的装置的应用，将所述装置用于测量污泥比阻。
通过上述技术方案，本发明由供气单元为过滤单元提供过滤压力，污泥样品在过滤单元的密封正压空间内进行过滤，由滤液收集单元获得滤液，并输送至质量称量单元称量滤液质量，与质量称量单元数据连通的计数单元自动获取滤液质量和时间间隔数据，记录滤液体积与时间的曲线,得到参数b，避免了人为读数，有效的减小了传统方法的计数误差。并且，本发明过滤单元具有保持完整的密封的空间，为过滤单元提供稳定的运行环境。
附图说明
图1是本发明实施案例1提供的测量污泥比阻参数装置的结构示意图；
图2是图1中底座4的结构示意图；
图3为图1中紧固件5的结构示意图；
图4是本发明实施案例2提供的测量污泥比阻参数装置的结构示意图；
附图标记说明
1-密封本体，2-进样口，3-进气口，4-底座，5-紧固件，6-进气管，7-收集管，8-收集瓶，9-分析天平，10-数据线，11-计算机***，12-氮气瓶，13-气体开关，14-压力表，15-压力控制阀，2.1-密封盖，4.1-滤液收集槽，4.2-滤液出口，4.3-密封圈，5.1-紧箍，5.2-螺栓。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。应当理解的是，这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明实施例提供的测量污泥比阻参数的装置，包括：
过滤单元，所述过滤单元包含密封本体及与其相连的底座，所述密封本体设置有进样口及进气口，所述底座设置有滤液收集槽及与其连通的滤液出口，滤纸置于所述底座表面；所述密封本体与底座结合形成密闭正压空间；污泥经所述进样口进入过滤单元后压滤得到滤液；
供气单元，与所述过滤单元的进气口连通，用于提供压力给过滤单元；
滤液收集单元，所述滤液收集单元与所述滤液出口连通，用于收集滤液；
质量称量单元，位于所述滤液收集单元下方，用于在滤液收集过程中，称量所述滤液收集单元中滤液的质量；
计数单元，与所述质量称量单元连通，用于在滤液收集过程中，获取滤液的体积数据以及时间数据。
其中，在上述过滤单元中，密封本体和底座配合形成密闭空间，进样口和进气口的位置和结构形式不限，优选地，进样口和进气口分别位于密封本体的上部，进样口的开口可设置为常规的例如带斜度的易倾倒式结构，以方便倾倒污泥样品；优选地，进样口还可设置一配套的密封盖，在进样完毕，过滤过程中封闭密封本体。密封本体的结构与材料形式不作限制，例如压力密封罐，材料保证能承受一定的压力，如0到0.1MPa；密封本体和底座在结合处的结构形式不作限制，采用常规开合结构，为了保证密封效果，可另设置一密封圈，用于密封所述底座与密封本体之间的缝隙，优选地，上述密封圈可放置于底座的槽中。另外，为了保证密封效果，还可设置一紧固件围绕在底座与密封本体外表面，用于固紧所述密封本体和底座，紧固件结构形式根据密封本体及底座配合处的结构设置，例如，围绕在圆形密封罐及圆形底座外表面的一体化紧箍，并采用螺栓固定。底座上设置有滤液收集槽，优选为环形的，能够均匀的收集滤液。
滤液收集槽与滤液出口连通，滤液出口位置不作限制，优选为环形收集槽的中心，收集槽滤液能快速均匀到达滤液出口。
上述滤液收集单元包括收集滤液的容器，结构与材质形式不作限制，例如常规结构和形状的收集瓶等。滤液收集单元与滤液出口之间可采用收集导管连通。
上述质量称量单元用于实时称取滤液的质量，可采用电子式或机械式分析天平等称量设备。上述收集瓶置于天平上面。
上述计数单元可采用计算机等设备，可采用数据线与质量称量单元连通，以采集质量数据、时间数据以及处理上述数据获得滤液体积和时间的关系。以得到时间T与滤液体积V的比值T/V-V的直线的斜率，即污泥比阻参数b。
上述供气单元包括外部的气体储存装置，以及进气管路，该进气管路内的气体通入上述过滤单元的进气口中。优选地，所述供气单元还可设置压力控制单元；进一步地，该压力控制单元可包括压力表、压力控制阀及气体开关，均可设置在进气管路上，压力表和压力控制阀控制压力的大小，气体开关控制进气的开始或停止；因此，本发明可按实际需求调节气体的压力，能够调节0到0.1MPa的压力，上述气体优选为氮气，气体储存装置为氮气瓶。
本发明实施例还提供了上述测量污泥比阻参数的装置的使用方法，包括如下步骤：
(一)将滤纸润湿置于过滤单元的底座上，密封本体和底座配合，用紧固件将密封本体与底座之间的配合处固紧密封；
(二)将污泥样品从进样口倒入，并将进样口密封；
(三)供气单元开始供气，并同时开启质量称量单元和计数单元；
(四)每隔一个时间段，计算机获取时间数据T以及与时间数据T对应的滤液质量数据m，进而获得时间T与滤液体积V的比值T/V-V的直线的斜率，得到污泥比阻参数b。
其中，所述使用方法还可包括：在步骤(三)开始供气前，调节压力控制阀，使压力表示数为定值p。
经本发明测量污泥比阻参数的装置获得参数b后，可进一步根据公式得出污泥比阻。
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1-3所示，本实施例测量污泥比阻参数的装置，包括：密封本体1、进样口2、进样口密封盖2.1、进气口3、底座4、紧固件5(紧箍5.1和螺栓5.2)、进气管6、收集管7、收集瓶8、分析天平9、数据线10、计算机***11、氮气瓶12及氮气开关13；所述底座上设置有滤液收集槽4.1、滤液出口4.2及密封圈4.3。
所述进气管6一端与氮气瓶12相连，另一端与密封本体1顶部相连。密封本体1和底座4由紧箍5.1相连。过滤单元包括从上到下布置的进样口密封盖2.1、进样口2、密封本体1及底座4。所述收集管7一端与滤液出口4.2相连，另一端置于收集瓶8内且置于收集瓶底部。所述收集瓶8置于分析天平9上。所述数据线10将分析天平9与计算机***11相连组成数据采集***。过滤单元内部形成密闭正压空间。所述进样口2用于倾倒污泥样品。所述进样口密封盖2.1用于密封进样口。所述收集槽4.1用于收集污泥过压滤后的滤液。所述密封圈4.3用于密封本体1与底座4的缝隙。所述滤液出口4.2用于输送滤液。所述紧箍5.1用于固定并箍紧密封本体1和底座4。所述进气管6用于输送氮气到进气管3以使过滤单元形成压力。所述收集管7用于输送滤液到收集瓶8。所述收集瓶8用于收集全部滤液。所述分析天平9用于称量滤液质量。所述计算机***11用于记录滤液质量与时间的曲线。所述氮气瓶12用于提供氮气，进气管6上设置气体开关13。
上述测量污泥比阻参数的装置的使用方法如下：
(一)打开计算机***11和分析天平9，将中速滤纸润湿置于底座4上，将密封圈4.3置于底座4的槽中，用紧箍5.1将密封本体1和底座4之间箍紧。
(二)将污泥样品从进样口2倒入，然后用进样口密封盖2.1密封。
(三)打开气体开关13，并同时打开分析天平。
(四)计算机***11提取T-V曲线数据(T为5S间隔计时)，绘制T/V-V直线，得到斜率b，具体过程包括：每隔5s记录一个时间ti,同时计算机通过读取和输出分析天平显示的滤液质量mi,获得体积数据Vi,绘制过滤时间与滤液体积的比值T/V-V的直线，b为该直线的斜率。
实施例2
如图4所示，基于实施例1测量污泥比阻参数的装置，不同之处在于，该装置还包括压力控制单元，具体包括设置在进气管7上的压力表14、压力控制阀15。压力表14用于记录密封本体1内压力值。所述压力控制阀15用于控制密封本体1内的压力。
将本实施例的装置用于测量污泥比阻，具体步骤如下：
(一)打开计算机***11和分析天平9，将中速滤纸润湿置于底座4上，用密封圈4.3置于底座的槽中，用紧箍5.1将密封本体1和底座4之间箍紧。
(二)调节压力控制阀15，使压力表14示数为定值p＝60KPa。
(三)将污泥样品从进样口2倒入，然后用进样口密封盖2.1密封。
(四)打开氮气开关，并同时打开分析天平。
(五)计算机***11提取T-V曲线数据(T为5S间隔计时)，绘制T/V-V直线，得到斜率b。
(六)过滤完成后，将滤饼放入烘箱，在105℃烘干，测得滤饼固体浓度Cb，然后通过公式C＝1000*C0Cb/(C0-Cb)求得过滤单位体积滤液后滤饼的固体浓度C，通过前面得出的b，C，及设定的压力p，过滤面积A(为密封罐1内面积)，滤液粘度μ，求得污泥比阻R＝2pA2b/(μC)。
实施例3
基于实施例1测量污泥比阻参数的装置，不同之处在于，紧固件为有弹性的橡胶圈，套设于密封本体1和底座4结合处的外表面。
将本实施例的装置用于测量污泥比阻，具体步骤与实施例2相同。
采用传统方法测量污泥比阻数值，人为读数，根据每次测得污泥比阻数值，统计得到均值，与其均值相比，单次相对误差可达到37％左右。而采用本发明实施例2和3测得的污泥比阻数值，与其均值相比，单次的相对误差最大仅为2％左右。因而，采用本发明实施例获得的参数b，计算得到的污泥比阻，误差更小，有效的减小了传统方法的计数误差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测量污泥比阻参数的装置，其特征在于：包括：
过滤单元，所述过滤单元包含密封本体(1)及与密封本体(1)相连的底座(4)，所述密封本体(1)顶部分别设置有进样口(2)及进气口(3)，所述底座(4)设置有滤液收集槽(4.1)及与滤液收集槽(4.1)连通的滤液出口(4.2)，滤纸置于所述底座(4)表面；所述密封本体(1)与底座(4)结合形成密闭正压空间；污泥经所述进样口(2)进入过滤单元后压滤得到滤液；
供气单元，与所述过滤单元的进气口(3)连通，用于提供压力给过滤单元；
滤液收集单元，所述滤液收集单元与所述滤液出口(4.2)连通，用于收集滤液；
质量称量单元，位于所述滤液收集单元下方，用于在滤液收集过程中，称量所述滤液收集单元中滤液的质量；
计数单元，与所述质量称量单元连通，用于在滤液收集过程中，获取滤液的体积数据以及时间数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的过滤单元还包括密封圈(4.3)，所述底座(4)与密封本体(1)之间设有沿底座(4)周向设置的密封圈(4.3)，所述密封圈(4.3)一端固定于所述底座(4)中。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的滤液收集槽
(4.1)为环形布置，所述密封圈(4.3)围绕在所述滤液收集槽(4.1)周围。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的进样口(2)还设置有将进样口封闭的密封盖(2.1)。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的过滤单元还包括紧固件(5)，围绕在所述底座(4)与密封本体(1)侧壁上，用于固紧所述密封本体(1)和底座(4)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的滤液收集单元与所述滤液出口通过收集管(7)连通；
优选地，所述计数单元通过数据线(10)与所述质量称量单元连通；
优选地，所述质量称量单元为天平，所述计数单元为计算机。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供气单元还包括压力控制单元；
优选地，所述压力控制单元包括压力表(14)、压力控制阀(15)及气体开关(13)，均设置在进气管(6)上，所述进气管(6)与所述过滤单元的进气口(3)连通。
8.如权利要求1-7任一项所述的测量污泥比阻参数的装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
(一)将滤纸润湿置于过滤单元的底座(4)上，密封本体(1)和底座(4)配合，将密封本体(1)与底座(4)之间的配合处固紧密封；
(二)将污泥样品从进样口(2)倒入，并将进样口(2)密封；
(三)供气单元开始供气，并同时开启质量称量单元和计数单元；
(四)每隔一个时间段，计算机获取时间数据Ti以及与时间数据Ti对应的滤液质量数据mi，进而获得时间T与滤液体积V的比值T/V-V的直线的斜率，得到污泥比阻参数b。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：所述使用方法还包括：在步骤(三)开始供气前，调节压力控制阀(15)，使压力表示数为定值p。
10.如权利要求1-7任一项所述的测量污泥比阻参数的装置的应用，其特征在于：使用所述装置用于测量污泥比阻。
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