[發明專利]一種自動化污泥比阻測定裝置及方法

在審

• 申請號: 202211624989.4
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115980289A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 魏華;曹靜藝;侯梅芳;宋麗莉;余月書;吉喜燕;李丹;張思琪
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N33/24;G01N5/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種自動化污泥比阻測定裝置，其特征在于，包括：穩壓模塊、過濾模塊和PLC控制模塊；

所述穩壓模塊包括真空泵和調壓瓶，所述真空泵上設有真空壓力表；所述調壓瓶上設有壓力調節旋鈕，所述調壓瓶內設有壓力傳感器；所述真空泵與所述調壓瓶的內圈通過第一導管相連通；

所述過濾模塊包括過濾器、布氏漏斗、質量傳感器和量筒；所述過濾器上端設有所述布氏漏斗，所述質量傳感器水平放置于所述過濾器內腔內，且所述量筒放置于所述質量傳感器的測量面上；

所述布氏漏斗的輸出端伸入至所述過濾器的內腔并與所述量筒的上端開口相對應；所述調壓瓶與所述過濾器的內圈通過第二導管相連通；

所述PLC控制模塊包括PLC控制器，所述PLC控制器分別與所述壓力調節旋鈕、所述壓力傳感器和所述質量傳感器信號連接，分別用于控制所述壓力調節旋鈕的開關程度，以及，獲取所述壓力傳感器上的實時壓力值和所述質量傳感器上的實時濾液質量值。

2.根據權利要求1所述的自動化污泥比阻測定裝置，其特征在于：所述布氏漏斗上裝載有濾紙，用于控制過濾面積。

3.根據權利要求1所述的自動化污泥比阻測定裝置，其特征在于：所述第一導管和所述第二導管為橡膠材質。

4.一種自動化污泥比阻測定方法，應用于如權利要求1至3任意一項所述的自動化污泥比阻測定裝置，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將外部待測污泥，放入烘箱，得到抽濾前污泥含水率w1；根據外部待測污泥量選擇合適尺寸的布氏漏斗，并裝載相應的濕潤的濾紙，檢查裝置氣密性；

S2：開啟PLC控制器，輸入裝置所需的預設壓力值p1，同時將質量傳感器數值調零；

S3：將外部待測污泥倒入所述布氏漏斗中，開啟真空泵，所述PLC控制器上分別顯示獲取的實時壓力值p2和實時濾液質量值M；

S4：所述PLC控制器根據所述預設壓力值p1和所述實時壓力值p2，控制壓力調節旋鈕的開關程度，直至所述實時壓力值p2和所述預設壓力值p1相等，即系統處于穩壓狀態，記錄當前時間為T1，此時觀察真空壓力表上的真空壓力值p3和所述預設壓力值p1數值一致，即系統工作正常；

S5：關閉所述PLC控制器和所述真空泵，從所述布氏漏斗中取出抽濾完的污泥樣品，放入烘箱，得到抽濾后的污泥樣品含水率w2；

S6：輸入所述布氏漏斗的過濾面積A、污泥濾液密度ρ和粘度μ、抽濾前污泥含水率w1和抽濾后污泥含水率w2至所述PLC控制器；由所述PLC控制器計算污泥比阻SRF并輸出。

5.根據權利要求4所述的自動化污泥比阻測定方法，其特征在于：所述步驟S1和所述步驟S5中，所述污泥樣品放入烘箱，在105℃條件下烘干至恒溫后取出。

6.根據權利要求4所述的自動化污泥比阻測定方法，其特征在于：所述污泥濾液為水，在步驟S1前計算得出污泥濾液密度ρ，根據粘度計得出污泥濾液粘度μ。

7.根據權利要求4所述的自動化污泥比阻測定方法，其特征在于：在所述步驟S1中，檢查裝置氣密性的具體方式為：調節所述壓力調節旋鈕，斷開調壓瓶與大氣的連通，開啟所述真空泵，當真空壓力表上的真空壓力值p3達到一定數值時，穩定預設時間內，若所述真空壓力值p3數值不變，則說明裝置氣密性良好，反之裝置漏氣，不能進行下一步操作，檢修裝置，直至裝置氣密性合格，打開所述壓力調節旋鈕，使裝置連通大氣。

8.根據權利要求4所述的自動化污泥比阻測定方法，其特征在于：在所述步驟S4中，系統穩壓狀態下，即所述真空壓力值p3在所述預設壓力值p1上下浮動±0.002MPa內，則穩壓過濾直至結束，記錄此刻時間為T2，所述PLC控制器自動計算抽濾過程所需時間t：

t＝T2-T1；

系統非穩壓狀態下，即所述真空壓力值p3偏離所述預設壓力值p1且超過0.002MPa，記錄此刻時間為T3，則所述PLC控制器自動計算抽濾過程所需時間t：

t＝T3-T1。

9.根據權利要求8所述的自動化污泥比阻測定方法，其特征在于：在所述步驟S6中，所述PLC控制器計算污泥比阻SRF具體包括以下步驟：

根據所述實時濾液質量值M和所述污泥濾液的密度ρ，自動計算得到抽濾液的體積V：

V＝M/ρ；

根據所述PLC控制器自動計算抽濾過程所需時間t和所述抽濾液的體積V，自動計算得到曲線斜率b:

b＝t/V/V；

根據所述污泥樣品抽濾前含水率w1和所述污泥樣品抽濾后含水率w2，自動計算得到單位體積濾液所截留的固體質量ω：

ω＝0.01/[w1/(1-w1)-w2/(1-w2)]；

根據所述預設壓力值p1、所述過濾面積A、所述曲線斜率b、所述粘度μ和所述固體質量ω，自動計算得到污泥比阻SRF：

其中，所述過濾面積A為所述外部待測污泥在所述布氏漏斗的濾紙上所占的面積。