申请日2016.04.25
公开(公告)日2016.08.10
IPC分类号G01N1/38; G01N33/00
摘要
本发明公开了一种污泥相似溶液的检验方法及装置，所述方法包括：获取待检验的污泥相似溶液;分别测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数;根据所述污泥相似溶液的流变参数，拟合得到所述污泥相似溶液的流变曲线;对所述流变曲线进行拟合度检验;若拟合度检验合格，则根据所述污泥的流变参数，对所述流变曲线进行等同性检验，若等同性检验合格，则待检验的污泥相似溶液通过检验。本发明通过拟合得到待检验的污泥相似溶液的流变曲线，并通过拟合度检验和等同性检验对待检测的污泥相似溶液进行检验，以确定污泥相似溶液能否代替污泥进行PIV等流场测试。
权利要求书
1.一种污泥相似溶液的检验方法，其特征在于，包括：
获取待检验的污泥相似溶液;
分别测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数;
根据所述污泥相似溶液的流变参数，拟合得到所述污泥相似溶液的流变曲线;
对所述流变曲线进行拟合度检验;
若拟合度检验合格，则根据所述污泥的流变参数，对所述流变曲线进行等同性检验，若等同性检验合格，则待检验的污泥相似溶液通过检验。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待检验的污泥相似溶液，进一步包括：
将微粒尺寸为80目的食品级黄原胶分批搅拌溶解于去离子水中，得到第一黄原胶溶液;
将所述第一黄原胶溶液置于转速为500r/min的电磁搅拌器中搅拌30min，得到第二黄原胶溶液，所述第二黄原胶溶液为待检测的污泥相似溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用旋转黏度计测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述污泥相似溶液和污泥设于恒温槽，以使所述污泥相似溶液和污泥的温度在室温条件下保持恒定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用最小二乘法对所述流变曲线进行拟合度检验。
6.一种污泥相似溶液的检验装置，其特征在于，包括：
待测溶液获取模块，用于获取待检验的污泥相似溶液;
流变参数测量模块，用于分别测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数;
流变曲线拟合模块，用于根据所述污泥相似溶液的流变参数，拟合得到所述污泥相似溶液的流变曲线;
拟合度检验模块，用于对所述流变曲线进行拟合度检验;
等同性检验模块，用于若拟合度检验合格，则根据所述污泥的流变参数，对所述流变曲线进行等同性检验，若等同性检验合格，则待检验的污泥相似溶液通过检验。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述待测溶液获取模块包括：
溶解单元，用于将微粒尺寸为80目的食品级黄原胶分批搅拌溶解于去离子水中，得到第一黄原胶溶液;
搅拌单元，用于将所述第一黄原胶溶液置于转速为500r/min的电磁搅拌器中搅拌30min，得到第二黄原胶溶液，所述第二黄原胶溶液为待检测的污泥相似溶液。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述流变参数测量模块采用旋转黏度计测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述流变参数测量模块还用于将所述污泥相似溶液和污泥设于恒温槽，以使所述污泥相似溶液和污泥的温度在室温条件下保持恒定。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述拟合度检验模块采用最小二乘法对所述流变曲线进行拟合度检验。
说明书
一种污泥相似溶液的检验方法及装置
技术领域
本发明涉及污泥流场分析技术领域，具体涉及一种污泥相似溶液的检验方法及装置。
背景技术
厌氧消化技术是目前国内外广泛应用的一种污泥稳定化技术，不仅有良好的污泥减量效果，而且还具有运行费用低，能源效益高等优点。但是国内已建成的污泥厌氧消化项目在运行中经常会出现物料混合不均而产生分层，长期运行后出现浮渣结壳等现象。同时，随着高含固污泥和有机固体废物厌氧消化技术的出现，进料固体含量提高使得反应器内传质传热困难，搅拌效果差、能耗高等新问题以及反应器在实际运行过程中的流场分布及其混合效果对厌氧消化过程的影响也引起了广泛关注。因此流场优化和控制将日益成为厌氧消化反应器设计及运行过程中的重要环节。
但污泥作为一种非牛顿流体，其流动的复杂性以及污泥的不透明性质，通常情况下无法精确及其全面地获得污泥在厌氧消化反应器中的流动类型及其相关流动特性。近年来，随着将计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)的高速发展，CFD模拟仿真技术已经开始运用到反应器的流场分析及反应器的优化设计的工作之中，并有效地完成了对污泥等不透明液体的流场进行可视化分析，极大提高了反应器流场分析研究的效率以及分析数据的全面性，但是模拟结果的准确性还需进一步验证，仍需将数值模拟结果与试验结果进行比较，从而判断不同条件下模型的适应性和模拟过程中一些假设的合理性。国内外研究人员采用间接验证的方法来证明CFD模拟结果的准确性。水力停留时间分布(Residence Time Distribution,RDT)实验是广泛使用的一种间接测定技术之一，Terashima等采用氯化锂溶液作为示踪剂，通过测量消化罐内不同位置的氯化锂浓度来判断消化污泥是否搅拌均匀，但该方法不能测量反应器内流场变化情况，也不能直观的观察反应器内死区大小及位置。或者在加温的情况下，温度场的分布受流场分布的影响很大，二者之间有很大关联性，并通过温度场的测试验证工程运行状况模拟的可靠性，从而间接验证流场模拟的可靠性，但是这种方法也不能直观的获取流场信息。因此，研究人员开始借助粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)和激光多普勒测速仪技术(Laser Doppler Velocimetry,LDV)等现代化的直接测量手段对模拟结果进行验证校核。通过对直叶涡轮搅拌槽进行CFD模拟，并将计算机模拟结果和LDV实验测量数据对比;或通过叶片形状、挡板结构对流体流动及混合过程影响的CFD数值模拟中，采用PIV实验的方法对选用的计算模型进行验证。
虽然PIV或LDV已经广泛应用于透明液体的流场分布测量中，但是这些技术都是基于声学或者光学原理，要求被测液体为透明均质溶液。由于污泥是非透明液体，不能采用PIV等流场测试方法，因此需要寻找一种能够对污泥相似溶液进行检测的方法。
发明内容
由于污泥是非透明液体，不能采用PIV等流场测试方法，当前也没有一种对污泥替代溶液进行检测的方法，本发明提出一种污泥相似溶液的检验方法及装置。
第一方面，本发明提出一种污泥相似溶液的检验方法，包括：
获取待检验的污泥相似溶液;
分别测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数;
根据所述污泥相似溶液的流变参数，拟合得到所述污泥相似溶液的流变曲线;
对所述流变曲线进行拟合度检验;
若拟合度检验合格，则根据所述污泥的流变参数，对所述流变曲线进行等同性检验，若等同性检验合格，则待检验的污泥相似溶液通过检验。
优选地，所述获取待检验的污泥相似溶液，进一步包括：
将微粒尺寸为80目的食品级黄原胶分批搅拌溶解于去离子水中，得到第一黄原胶溶液;
将所述第一黄原胶溶液置于转速为500r/min的电磁搅拌器中搅拌30min，得到第二黄原胶溶液，所述第二黄原胶溶液为待检测的污泥相似溶液。
优选地，采用旋转黏度计测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数。
优选地，将所述污泥相似溶液和污泥设于恒温槽，以使所述污泥相似溶液和污泥的温度在室温条件下保持恒定。
优选地，采用最小二乘法对所述流变曲线进行拟合度检验。
第二方面，本发明还提出一种污泥相似溶液的检验装置，包括：
待测溶液获取模块，用于获取待检验的污泥相似溶液;
流变参数测量模块，用于分别测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数;
流变曲线拟合模块，用于根据所述污泥相似溶液的流变参数，拟合得到所述污泥相似溶液的流变曲线;
拟合度检验模块，用于对所述流变曲线进行拟合度检验;
等同性检验模块，用于若拟合度检验合格，则根据所述污泥的流变参数，对所述流变曲线进行等同性检验，若等同性检验合格，则待检验的污泥相似溶液通过检验。
优选地，所述待测溶液获取模块包括：
溶解单元，用于将微粒尺寸为80目的食品级黄原胶分批搅拌溶解于去离子水中，得到第一黄原胶溶液;
搅拌单元，用于将所述第一黄原胶溶液置于转速为500r/min的电磁搅拌器中搅拌30min，得到第二黄原胶溶液，所述第二黄原胶溶液为待检测的污泥相似溶液。
优选地，所述流变参数测量模块采用旋转黏度计测量所述污泥相似溶液和污泥的流变参数。
优选地，所述流变参数测量模块还用于将所述污泥相似溶液和污泥设于恒温槽，以使所述污泥相似溶液和污泥的温度在室温条件下保持恒定。
优选地，所述拟合度检验模块采用最小二乘法对所述流变曲线进行拟合度检验。
由上述技术方案可知，本发明通过拟合得到待检验的污泥相似溶液的流变曲线，并通过拟合度检验和等同性检验对待检测的污泥相似溶液进行检验，以确定污泥相似溶液能否代替污泥进行PIV等流场测试。