申请日2014.07.02
公开(公告)日2014.09.17
IPC分类号G01N33/24
摘要
本发明公开一种污泥干化过程中污泥含水量的估算方法与装置，检测装置盒内部的左端设有待测气体入口通道，待测气体入口通道连接待测气体入口电磁阀，待测气体入口电磁阀的输出通道与内部设有半导体冷却器的气体冷却装置左端连接，气体冷却装置的右端设置输出口与检测装置盒内部连通;气体冷却装置的右侧放置聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩，聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩内部设有MCU控制电路盒，湿度传感器的检测探头伸出MCU控制电路盒外且对准气体冷却装置的右端输出口;利用污泥的含水量与污泥在干化过程中产生的气体的湿度两者的非线性关系，结合人工神经网络技术，实现污泥干化过程中污泥含水量的在线检测。
权利要求书
1.一种污泥干化过程中污泥含水量的估算装置，外部是一个方形的检测装置盒(1)，其特征是： 检测装置盒(1)内部的左端设有待测气体入口通道(10)，待测气体入口通道(10)连接待测气体入口电磁阀(12)，待测气体入口电磁阀(12)的输出通道与内部设有半导体冷却器的气体冷却装置(13)左端连接，气体冷却装置(13)的右端设置输出口与检测装置盒(1)内部连通;气体冷却装置(13)的右侧放置聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩(18)，聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩(18)内部设有MCU控制电路盒(20)，MCU控制电路盒(20)中放置湿度传感器、信号调理电路、MCU控制系统及通信模块，湿度传感器的检测探头伸出MCU控制电路盒(20)外且对准气体冷却装置(13)的右端输出口;检测装置盒(1)上壁中心处设有排气通道(2)，排气通道(2)连接排气口电磁阀(3)，排气通道(2)内部装有微型排气扇(9)，检测装置盒(1)底壁正中心处设有空气入口通道(23)，空气入口通道(23)连接空气入口电磁阀(16)，空气入口通道(23)内置放由导向叶片(17)组成的气流导向装置(15);MCU控制系统通过不同的控制端口分别连接排气出口电磁阀(3)，待测气体入口电磁阀(12)、空气入口电磁阀(16)、气体冷却装置(13)及微型排气扇(9)，MCU控制系统通过通信模块连接上位机，湿度传感器经信号调理电路连接MCU控制系统的输入端。
2.根据权利要求1所述估算装置，其特征是：检测装置盒(1)的右侧开口处用基板(7)封闭并用螺栓固定，检测装置盒(1)位于污泥干燥室中，基板(7)在污泥干燥室外，空气入口通道(23)穿过基板(7)与外界空气接触。
3. 根据权利要求1所述估算装置，其特征是：检测装置盒(1)内部的8个的角处装有防死角的弧形三角椎体(8)。
4.一种如权利要求1所述估算装置的污泥干化过程中污泥含水量的估算方法，其特征是采用以下步骤：
A、MCU控制系统打开待测气体入口电磁阀(12)、排气口电磁阀(3)、气体冷却装置(13)及微型排气扇(9)，使待测气体经通过气体冷却装置(13)冷却后充满检测装置盒(1)内部，关闭待测气体入口电磁阀(12)、排气口电磁阀(3)、气体冷却装置(13)及微型排气扇(9);
B、待测气体中的大分子腐蚀性气体被聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩(18)过滤掉后由湿度传感器检测出气体湿度R并输入MCU控制系统采集，再通过通信模块传给上位机;
C、上位机由训练样本数据训练BP人工神经网络，构建污泥含水量Q与污泥干化过程中产生的气体湿度R之间的函数关系 ，将检测出的气体湿度R作为训练好的BP人工神经网络模型的输入，污泥含水量Q作为神经网络模型的输出，估算出污泥含水量Q。
5. 根据权利要求4所述估算方法，其特征是：步骤C)中， 针对不同湿度的污泥，在不同的干化时间取出部分样品，利用污泥含水率测定仪测出该时刻的污泥含水量，并测出该时刻的气体湿度，获取足够的样本数据，选取泛化样本数据和训练样本数据，设置误差目标值及学习因子用于训练BP人工神经网络，获得训练好的BP人工神经网络模型。
6.根据权利要求4所述估算方法，其特征是：步骤C)在估算出污泥含水量Q之后， MCU控制系统开启排气口电磁阀(3)、微型排气扇(9)及空气入口电磁阀(16)，外部空气通过空气入口通道(23)进入，经过气流导向装置(15)和透气孔(14)使气流均匀地向检测装置盒(1)内部扩散，检测装置盒(1)内部的腐蚀性气体经排气通道(2)排出，MCU控制系统关闭排气口电磁阀(3)、微型排气扇(9)及空气入口电磁阀(16)完成检测装置盒(1)内部的换气清洗。
说明书
一种污泥干化过程中污泥含水量的估算方法与装置
技术领域
本发明涉及污泥干化处理领域，特指污泥干化过程中污泥含水量的估算技术，目的是实现污泥含水量的在线检测。
背景技术
污泥中含有各种病菌，重金属以及持久性有机污染物，并且易腐烂，有强烈的臭味，如果未经适当处理的污泥被任意排放，将会对环境造成二次污染。目前，污泥的主要处理技术包括土地利用、填埋、焚烧等，其中污泥焚烧可节省大量土地，减少二次污染，同时还充分利用了再生能源，达到了对污泥处理的减容化、无害化、资源化的目的。然而，为了污泥可以充分燃烧，在燃烧前必须对污泥进行脱水处理。目前，机械脱水后的污泥含水率仍有80%，无法用于直接焚烧。为了满足进一步的处理和处置，必须对初步脱水后的污泥进一步作干化处理，才可用于焚烧。目前，污泥干化的方式主要分为直接加热式、间接加热式以及直接与间接联合式，无论采用哪一种方式都需要消耗大量的能源。为了尽可能地减少能源的消耗，同时提高污泥干化的干化效率，需要采取一定的手段能够将在污泥干化过程中的污泥的含水量检测出来。
目前普遍应用湿度传感器来检测污泥的含水量，由于在污泥干化处理过程，会伴随产生高温且具有污染性的气体，这些气体中的主要成分是硫化氢，氨和甲硫醇等，溶于水中都具有腐蚀性，会对检测设备造成严重的损坏，不利于长时间在线检测，因普遍应用的湿度传感器是非密封性的，当其在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用时，检测的准确度和稳定性将降低。
发明内容
为克服上述缺点，结合污泥干化自身的特点，本发明提供了一种污泥干化过程中污泥含水量的估算方法与装置，不受污泥干化气氛的影响，能够准确和稳定地在线检测污泥的含水量，有效提高污泥干化的效率，减少能源消耗。
本发明一种污泥干化过程中污泥含水量的估算装置采用的技术方案是：估算装置外部是一个方形的检测装置盒，检测装置盒内部的左端设有待测气体入口通道，待测气体入口通道连接待测气体入口电磁阀，待测气体入口电磁阀的输出通道与内部设有半导体冷却器的气体冷却装置左端连接，气体冷却装置的右端设置输出口与检测装置盒内部连通;气体冷却装置的右侧放置聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩，聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩内部设有MCU控制电路盒，MCU控制电路盒中放置湿度传感器、信号调理电路、MCU控制系统及通信模块，湿度传感器的检测探头伸出MCU控制电路盒外且对准气体冷却装置的右端输出口;检测装置盒上壁中心处设有排气通道，排气通道连接排气口电磁阀，排气通道内部装有微型排气扇，检测装置盒底壁正中心处设有空气入口通道，空气入口通道连接空气入口电磁阀，空气入口通道内置放由导向叶片组成的气流导向装置;MCU控制系统通过不同的控制端口分别连接排气出口电磁阀，待测气体入口电磁阀、空气入口电磁阀、气体冷却装置及微型排气扇，MCU控制系统通过通信模块连接上位机，湿度传感器经信号调理电路连接MCU控制系统的输入端。
本发明一种污泥干化过程中污泥含水量的估算方法采用的技术方案是采用以下步骤：A、MCU控制系统打开待测气体入口电磁阀、排气口电磁阀、气体冷却装置及微型排气扇，使待测气体经通过气体冷却装置冷却后充满检测装置盒内部，关闭待测气体入口电磁阀、排气口电磁阀、气体冷却装置及微型排气扇;B、待测气体中的大分子腐蚀性气体被聚四氟乙烯微孔滤膜保护罩过滤掉后由湿度传感器检测出气体湿度R并输入MCU控制系统采集，再通过通信模块传给上位机;C、上位机由训练样本数据训练BP人工神经网络，构建污泥含水量Q与污泥干化过程中产生的气体湿度R之间的函数关系 ，将检测出的气体湿度R作为训练好的BP人工神经网络模型的输入，污泥含水量Q作为神经网络模型的输出，估算出污泥含水量Q。
本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：
1、本发明利用污泥的含水量与污泥在干化过程中产生的气体的湿度两者的非线性关系，结合人工神经网络技术，实现污泥干化过程中污泥含水量的在线检测。
2、本发明的污泥烘干过程气体湿度检测装置利用气体冷却装置冷却高温气体，并且在湿度传感器外部放置由聚四氟乙烯微孔滤膜制成的保护罩，过滤掉气体中具有腐蚀性的大分子气体，有效保护湿度传感器。
3、本发明污泥烘干过程中气体湿度检测装置可对其内部进行换气清洗，有效地降低腐蚀性气体对其损害。
4、本发明的污泥烘干过程中气体湿度检测装置盒体内部的8个角在不影响内部器件放置的前提下分别设有防死角弧形三角椎体(其体积大小可根据空间的剩余来确定)，有利于对检测装置内部进行换气清洗时对死角的残余气体的清理。
5、本发明污泥烘干过程中气体湿度检测装置利用家用抽屉的设计理念，可在污泥干燥室外部直接拆取，便于用户对检测装置内部各检测部件进行定期的检查维护和清理，有效的保证了检测的准确度，同时还能避免污泥干燥室内污染气体对人体健康的损害。