申请日2019.07.19
公开(公告)日2019.10.22
IPC分类号C02F11/121; C02F11/13; G01N21/71; G01N33/24
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，公开了一种可过滤水分的污泥处理用输送装置及其使用方法，可过滤水分的污泥处理用输送装置包括：水分检测系统、重金属检测系统、排放量监控系统、中央控制系统、污泥抽取系统、过滤系统、运输系统、干燥系统、显示系统。本发明通过重金属检测系统可实现高灵敏度、低检测限、超低浓度的重金属污染元素快速检测要求，可为快速检测污泥中重金属元素含量等提供独特的技术手段。同时，通过排放量监控系统可以更加准确的控制排放量，进而精准的稳定活性污泥生物处理系统的污泥浓度，改善系统的功能。
权利要求书
1.一种可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法包括以下步骤：
步骤一，通过水分检测系统利用湿度传感器检测污泥水分湿度数据;
通过重金属检测系统利用光谱仪检测污泥重金属数据;具体包括：(1)随机选取五个采样点，每个采样点在排水管道内泥面以下四分之一至二分之一深度范围内取污泥;
(2)使所取污泥经格栅进行粗滤，之后经由污泥泵将污泥抽取至振动筛进行细滤;
(3)细滤后的污泥首先经砂浆喷涂机中的搅拌系统进行搅拌，之后由喷涂系统将污泥均匀喷涂至自动加热样品台上，污泥在自动加热样品台上被加热烘干至干燥状态;
(4)YAG激光器发射激光，激光经全反镜反射后以45°角折射到聚焦透镜上;经聚焦透镜聚焦后的激光照射至自动加热样品台的待测污泥上，激光击穿待测污泥形成等离子体;
(5)光纤探头采集步骤(4)中所产生的等离子体并传输至光谱仪，光谱仪接收光纤探头采集到的等离子体并将光信号转变为电信号然后传输至计算机;计算机根据光谱仪所发送的信号对排水管道污泥中的重金属进行定性定量检测分析;
通过排放量监控系统利用污泥监控设备监测污泥排放量数据;具体包括：1)通过污泥监控设备获取污泥排放数据，并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维;
2)将降维后的数据输入到采用PSO-RVM混合算法建立的污泥排放量预测模型进行预测计算，获得污泥排放量预测结果;
3)根据污泥排放量预测结果控制污泥的排放量;
步骤二，中央控制系统通过污泥抽取系统利用机械泵抽取污泥;
步骤三，通过过滤系统利用过滤网对污泥进行过滤水分处理;
步骤四，通过运输系统利用传输带将污泥传输到干燥炉;
步骤五，通过干燥系统利用干燥炉对污泥进行干燥处理;
步骤六，通过显示系统利用显示器显示检测的污泥水分湿度、污泥重金属、污泥排放量数据。
2.如权利要求1所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述步骤(4)中，自动加热样品台置于旋转平台上，通过旋转平台带动自动加热样品台旋转，进而可使经聚焦透镜聚焦后的激光均匀照射至自动加热样品台的待测污泥上。
3.如权利要求1所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述步骤(3)之后，由电动导轨载着旋转平台和自动加热样品台移至与聚焦透镜相对的位置，以便经聚焦透镜聚焦后的激光能够直接照射至自动加热样品台的待测污泥上。
4.如权利要求1所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述污泥排放量预测模型是通过以下步骤训练获得的：
获取污泥排放数据，并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维，最后在降维后的污泥排放数据中获取训练集;
采用PSO算法获取影响污泥排放量预测模型的预测精度的关键参数;
结合训练集和关键参数构建RVM的基函数;
将基函数的核训练为向量参数化;
基于贝叶斯概率原理，根据预设的限制条件对污泥排放量预测模型的参数进行计算，并获取模型参数的估计值，从而得到污泥排放量预测模型。
5.如权利要求1所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述获取污泥排放数据的步骤，具体包括以下步骤：
采集活性污泥生物处理系统里的污泥浓度参数信号;
根据污泥浓度参数信号获取具有多维向量的样本集;
通过对多维向量的样本集进行处理，从而得到样本协方差矩阵作为污泥排放数据。
6.如权利要求5所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维的步骤，具体包括以下步骤：
将样本协方差矩阵进行正交分解，计算协方差矩阵的特征值和特征向量;
将计算到的特征值按进行降序排列，并选取前k个特征值，其中，k≤n，其中，n为多维向量的维数;
根据特征向量和选取的特征值重构样本协方差矩阵，从而实现对污泥排放数据进行数据降维。
7.如权利要求1所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，干燥炉对污泥进行干燥处理中，干燥炉一侧安装有支架，支架上安装有高效率均匀场馈电源组;
所述固定支架通过连杆与赋型反射面背面支架、反射面离地调角支架连接;
支架上还安装有天线结构、每圈阵子结构的能量合成、总输入端口、馈源天线的支撑载体;天线结构通过每圈阵子结构的能量耦合网络合成能量，各圈阵子再通过能量耦合网络合成至总输入端口，天线结构和每圈阵子结构的能量耦合网络及总输入端口固定在馈源天线的支撑载体上。
8.如权利要求7所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述赋型反射面背面支架和反射面离地调角支架连接在一起，赋型反射面安装在赋型反射面背面支架上。
9.如权利要求7所述的可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法，其特征在于，所述高效率均匀场的馈源中心指向赋型反射面的中心;所述赋型反射面在反射面边缘处增加锯齿形或卷边。
10.一种可过滤水分的污泥处理用输送装置，其特征在于，所述可过滤水分的污泥处理用输送装置包括：
水分检测系统，与中央控制系统连接，用于通过湿度传感器检测污泥水分湿度数据;
重金属检测系统，与中央控制系统连接，用于通过光谱仪检测污泥重金属数据;
排放量监控系统，与中央控制系统连接，用于通过污泥监控设备监测污泥排放量数据;
中央控制系统，与水分检测系统、重金属检测系统、排放量监控系统、污泥抽取系统、过滤系统、运输系统、干燥系统、显示系统连接，用于通过单片机控制各个系统正常工作;
污泥抽取系统，与中央控制系统连接，用于通过机械泵抽取污泥;
过滤系统，与中央控制系统连接，用于通过过滤网对污泥进行过滤水分处理;
运输系统，与中央控制系统连接，用于通过传输带将污泥传输到干燥炉;
干燥系统，与中央控制系统连接，用于通过干燥炉对污泥进行干燥处理;
显示系统，与中央控制系统连接，用于通过显示器显示检测的污泥水分湿度、污泥重金属、污泥排放量数据。
说明书
一种可过滤水分的污泥处理用输送装置及其使用方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种可过滤水分的污泥处理用输送装置及其使用方法。
背景技术
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。然而，现有污泥重金属检测不准确，速度慢。同时，污不能精准的监控污泥的排放量。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有污泥重金属检测不准确，速度慢。同时，污不能精准的监控污泥的排放量。
本发明通过重金属检测系统将激光诱导击穿光谱技术与喷涂等技术相结合实现采用激光诱导击穿光谱技术对排水管道污泥中的重金属元素在线检测。将喷涂技术用于制作样品，在保证样品均匀性的前提下可实现高灵敏度、低检测限、超低浓度的重金属污染元素快速检测要求，可为快速检测污泥中重金属元素含量等提供独特的技术手段。同时，通过排放量监控系统根据PCA算法对污泥排放数据进行数据降维，简化数据计算的复杂度，从而加快了运算速度，减少预测的时间，采用PSO-RVM混合算法建立的污泥排放量预测模型对污泥排放量进行预测计算，提高了预测的精准度，从而可以更加准确的控制排放量，进而精准的稳定活性污泥生物处理系统的污泥浓度，改善系统的功能
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可过滤水分的污泥处理用输送装置及其使用方法。
本发明是这样实现的，一种可过滤水分的污泥处理用输送装置包括：
水分检测系统、重金属检测系统、排放量监控系统、中央控制系统、污泥抽取系统、过滤系统、运输系统、干燥系统、显示系统。
水分检测系统，与中央控制系统连接，用于通过湿度传感器检测污泥水分湿度数据。
重金属检测系统，与中央控制系统连接，用于通过光谱仪检测污泥重金属数据。
排放量监控系统，与中央控制系统连接，用于通过污泥监控设备监测污泥排放量数据。
中央控制系统，与水分检测系统、重金属检测系统、排放量监控系统、污泥抽取系统、过滤系统、运输系统、干燥系统、显示系统连接，用于通过单片机控制各个系统正常工作。
污泥抽取系统，与中央控制系统连接，用于通过机械泵抽取污泥。
过滤系统，与中央控制系统连接，用于通过过滤网对污泥进行过滤水分处理。
运输系统，与中央控制系统连接，用于通过传输带将污泥传输到干燥炉。
干燥系统，与中央控制系统连接，用于通过干燥炉对污泥进行干燥处理。
显示系统，与中央控制系统连接，用于通过显示器显示检测的污泥水分湿度、污泥重金属、污泥排放量数据。
一种可过滤水分的污泥处理用输送装置的使用方法包括以下步骤：
步骤一，通过水分检测系统利用湿度传感器检测污泥水分湿度数据。通过重金属检测系统利用光谱仪检测污泥重金属数据。通过排放量监控系统利用污泥监控设备监测污泥排放量数据。
步骤二，中央控制系统通过污泥抽取系统利用机械泵抽取污泥。
步骤三，通过过滤系统利用过滤网对污泥进行过滤水分处理。
步骤四，通过运输系统利用传输带将污泥传输到干燥炉。
步骤五，通过干燥系统利用干燥炉对污泥进行干燥处理。
步骤六，通过显示系统利用显示器显示检测的污泥水分湿度、污泥重金属、污泥排放量数据。
进一步，所述重金属检测系统检测方法如下：
(1)随机选取五个采样点，每个采样点在排水管道内泥面以下四分之一至二分之一深度范围内取污泥。
(2)使所取污泥经格栅进行粗滤，之后经由污泥泵将污泥抽取至振动筛进行细滤。
(3)细滤后的污泥首先经砂浆喷涂机中的搅拌系统进行搅拌，之后由喷涂系统将污泥均匀喷涂至自动加热样品台上，污泥在自动加热样品台上被加热烘干至干燥状态。
(4)YAG激光器发射激光，激光经全反镜反射后以45°角折射到聚焦透镜上。经聚焦透镜聚焦后的激光照射至自动加热样品台的待测污泥上，激光击穿待测污泥形成等离子体。
(5)光纤探头采集步骤(4)中所产生的等离子体并传输至光谱仪，光谱仪接收光纤探头采集到的等离子体并将光信号转变为电信号然后传输至计算机。计算机根据光谱仪所发送的信号对排水管道污泥中的重金属进行定性定量检测分析。
进一步，所述步骤(4)中，自动加热样品台置于旋转平台上，通过旋转平台带动自动加热样品台旋转，进而可使经聚焦透镜聚焦后的激光均匀照射至自动加热样品台的待测污泥上。
进一步，所述步骤(3)之后，由电动导轨载着旋转平台和自动加热样品台移至与聚焦透镜相对的位置，以便经聚焦透镜聚焦后的激光能够直接照射至自动加热样品台的待测污泥上。
进一步，所述排放量监控系统监控方法如下：
1)通过污泥监控设备获取污泥排放数据，并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维。
2)将降维后的数据输入到采用PSO-RVM混合算法建立的污泥排放量预测模型进行预测计算，获得污泥排放量预测结果。
3)根据污泥排放量预测结果控制污泥的排放量。
进一步，所述污泥排放量预测模型是通过以下步骤训练获得的：
获取污泥排放数据，并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维，最后在降维后的污泥排放数据中获取训练集。
采用PSO算法获取影响污泥排放量预测模型的预测精度的关键参数。
结合训练集和关键参数构建RVM的基函数。
将基函数的核训练为向量参数化。
基于贝叶斯概率原理，根据预设的限制条件对污泥排放量预测模型的参数进行计算，并获取模型参数的估计值，从而得到污泥排放量预测模型。
进一步，所述获取污泥排放数据的步骤，具体包括以下步骤：
采集活性污泥生物处理系统里的污泥浓度参数信号。
根据污泥浓度参数信号获取具有多维向量的样本集。
通过对多维向量的样本集进行处理，从而得到样本协方差矩阵作为污泥排放数据。
进一步，所述并采用PCA算法对获取的污泥排放数据进行数据降维的步骤，具体包括以下步骤：
将样本协方差矩阵进行正交分解，计算协方差矩阵的特征值和特征向量。
将计算到的特征值按进行降序排列，并选取前k个特征值，其中，k≤n，其中，n为多维向量的维数。
根据特征向量和选取的特征值重构样本协方差矩阵，从而实现对污泥排放数据进行数据降维。
进一步，干燥炉对污泥进行干燥处理中，干燥炉一侧安装有支架，支架上安装有高效率均匀场馈电源组。
所述固定支架通过连杆与赋型反射面背面支架、反射面离地调角支架连接。
支架上还安装有天线结构、每圈阵子结构的能量合成、总输入端口、馈源天线的支撑载体;天线结构通过每圈阵子结构的能量耦合网络合成能量，各圈阵子再通过能量耦合网络合成至总输入端口，天线结构和每圈阵子结构的能量耦合网络及总输入端口固定在馈源天线的支撑载体上。
进一步，所述赋型反射面背面支架和反射面离地调角支架连接在一起，赋型反射面安装在赋型反射面背面支架上。
进一步，所述高效率均匀场的馈源中心指向赋型反射面的中心;所述赋型反射面在反射面边缘处增加锯齿形或卷边。
本发明的优点及积极效果为：
本发明通过重金属检测系统将激光诱导击穿光谱技术与喷涂等技术相结合实现采用激光诱导击穿光谱技术对排水管道污泥中的重金属元素在线检测。将喷涂技术用于制作样品，在保证样品均匀性的前提下可实现高灵敏度、低检测限、超低浓度的重金属污染元素快速检测要求，可为快速检测污泥中重金属元素含量等提供独特的技术手段。同时，通过排放量监控系统根据PCA算法对污泥排放数据进行数据降维，简化数据计算的复杂度，从而加快了运算速度，减少预测的时间，采用PSO-RVM混合算法建立的污泥排放量预测模型对污泥排放量进行预测计算，提高了预测的精准度，从而可以更加准确的控制排放量，进而精准的稳定活性污泥生物处理系统的污泥浓度，改善系统的功能。
干燥炉对污泥进行干燥处理中，干燥炉一侧安装有支架，支架上安装有高效率均匀场馈电源组;所述固定支架通过连杆与赋型反射面背面支架、反射面离地调角支架连接;支架上还安装有天线结构、每圈阵子结构的能量合成、总输入端口、馈源天线的支撑载体;天线结构通过每圈阵子结构的能量耦合网络合成能量，各圈阵子再通过能量耦合网络合成至总输入端口，天线结构和每圈阵子结构的能量耦合网络及总输入端口固定在馈源天线的支撑载体上。所述赋型反射面背面支架和反射面离地调角支架连接在一起，赋型反射面安装在赋型反射面背面支架上。所述高效率均匀场的馈源中心指向赋型反射面的中心;所述赋型反射面在反射面边缘处增加锯齿形或卷边。可保证干燥炉对污泥进行有效干燥处理。（发明人汪伶俐;于丽丽;王啸;屈武林;宋龙跃;聂杰飞）