CN103063817A - 污泥脱水性能测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种污泥脱水性能测试系统及方法，其系统包括贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置和滤液收集罐，贮泥塔、高压污泥泵、压力罐和脱水装置通过污泥管道依次连接，脱水装置和滤液收集罐通过滤液管道连接；高压污泥泵上设有压力调节器，压力罐上设有压力传感器，污泥管道上设有单向阀和污泥流量计，滤液管道上设有开关阀和水流量计；其方法是测量造纸污泥在脱水前的污泥流量和脱水后的滤液流量，同时测量脱水后得到的污泥滤饼的含水率，计算出污泥滤饼的脱水指标，从而得出污泥脱水性能的系列参数。本发明实现污泥脱水性能的标准化测试，形成标准化的数据体系，有利于不同种类污泥脱水性能的比较，从而降低污泥回收再利用的处理成本。

Description

污泥脱水性能测量系统及方法

技术领域

本发明涉及造纸污泥处理技术领域，特别涉及一种污泥脱水性能测试系统及方法。

背景技术

造纸污泥的综合利用主要有土地利用、热量回收利用和建材利用。经过充分腐熟的造纸污泥含有较多的有机质，含有一定量的N、P、K肥效，腐熟后的纤维、木素等有助于改善土壤离子交换水平，填料中的钙可很好改善酸性土壤，有着良好的土地利用价值。干污泥热值在2000~3000Kcal/kg之间，可作为燃料焚烧进行热量回收利用，其无机部分可作为水泥、砖等建材的原料，还可进行造纸填料的回收。可见造纸污泥含有的固体成分具有良好的、广泛的利用价值。

但由于其难以脱水的特性，目前压滤脱水后的泥饼仍含有高达70~80%的大量水分，其利用价值远不能补偿利用前的干燥脱水成本，因而阻碍了各种综合利用途径的实际应用。所以造纸污泥的低成本脱水是各种处置和利用方法的关键技术支撑，是造纸污泥价值回收利用的经济可行性保障。

现有污泥脱水生产流程中，缺乏检测手段，一般只是依靠生产操作的经验积累，没有形成标准化的数据体系，不利于不同污泥脱水之间的比较和制定标准的操作工艺，增加的污泥脱水处理的成本。

要实现低成本提高污泥干度，需要建立造纸污泥脱水特性的检测系统，为不同的造纸污泥脱水特性进行分析研究，并依此选择适宜的脱水设备，制定相应的脱水工艺及其参数，并为应用造纸污泥提供标准化的技术指标，为低成本处理造纸污泥、资源化利用造纸污泥提供重要的研究手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种污泥脱水性能测试系统，通过该系统可实现污泥脱水性能的标准化测试，从而降低污泥回收再利用的处理成本并提供技术支持。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述系统实现的污泥脱水性能测试方法。

本发明的技术方案为：一种污泥脱水性能测试系统，包括贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置和滤液收集罐，贮泥塔、高压污泥泵、压力罐和脱水装置通过污泥管道依次连接，脱水装置和滤液收集罐通过滤液管道连接；高压污泥泵上设有压力调节器，压力罐上设有压力传感器，压力罐与脱水装置连接的污泥管道上设有单向阀和污泥流量计，脱水装置和滤液收集罐连接的滤液管道上设有开关阀和水流量计。

所述脱水装置包括机架、脱水组件、滤液收集斗、左油缸和右油缸，脱水组件设于机架上，脱水组件左右两侧分别设置左油缸和右油缸，滤液收集斗设于脱水组件下方。

作为一种优选方案，所述脱水组件有4组，4组脱水组件并列设于滤液收集斗上方，位于左侧的脱水组件与左油缸相接触，位于右侧的脱水组件与右油缸相接触；各脱水组件顶部分别设有进泥口和进气口，进泥口通过污泥管道与压力罐相连接，进气口通过空气管道外接空气压缩机；各脱水组件底部分别设有滤液出口。

所述各脱水组件底部的滤液出口设于滤液收集斗内，各滤液出口处还分别设有开关阀。

所述滤液收集斗为锥形的漏斗状结构，滤液收集斗底部通过滤液管道与滤液收集罐连接。

所述贮泥塔底部为锥形的漏斗结构，贮泥塔底部还设有搅拌器；

贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置、压力调节器、压力传感器、单向阀、污泥流量计、开关阀和水流量计分别外接控制器。

本污泥脱水性能测试系统使用时，其原理是：输送造纸污泥至脱水装置进行脱水，测量造纸污泥在脱水前的污泥流量和脱水后的滤液流量，同时测量脱水后得到的污泥滤饼的含水率，计算出污泥的脱水指标，从而得出污泥脱水性能的系列参数。使污泥的脱水指标形成标准化的原理是：相同的脱水方式（即板框压滤）时，在相同的压力作用下，相同的作用时间、相同的滤饼厚度、相同的滤布条件下，测量污泥的脱水效果，这些相同的作用条件，称为污泥脱水标准化条件，在此标准化条件下得出可比较的脱水性能参数，即标准条件下污泥脱水所达到的干度，将这些数值作为评价污泥的脱水性指标，即形成标准化性能参数。

本发明通过上述系统实现一种污泥脱水性能测试方法，包括以下步骤：

（1）先将造纸污泥贮存于贮泥塔中，并测量其含水率，记为C₁；

（2）将标准压强分为低压、中压和高压分别进行测试，对应相应的标准压强，设定压力传感器的最高值，通过高压污泥泵将造纸污泥泵送至脱水装置，造纸污泥经过压力罐时，压力传感器检测污泥管道内的压力值，根据压力值调节压力调节器的设定值；

（3）污泥流量计计量进入脱水装置的污泥量，记为Q₁；

（4）当压力传感器检测到的压力值为设定的最高值时，高压污泥泵持续泵送造纸污泥的时间为t₁，然后关闭高压污泥泵，停止泵送造纸污泥；

（5）停止泵送的时间为t₂时，水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为预脱水总量V₁；

（6）启动脱水装置，对进入脱水装置的造纸污泥进行脱水，脱水装置内的保压时间为t₃，然后通过水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为V₂，脱水装置内的造纸污泥脱水后形成多个污泥滤饼；

（7）取出各污泥滤饼，并测量各污泥滤饼的含水率C₁、C₂……C_n和实际重量M₁、M₂……M_n，按照以下公式计算各污泥滤饼的脱水指标K_n：

K_n=（M_n/（B×C_n））×V；

其中，B为多个污泥滤饼的绝干污泥质量，B=M₁/C₁+M₂/C₂+……+M_n/C_n；

V为压榨脱水量，V=V₂－V₁；

n为污泥滤饼的个数；

标准压强是工业上常用的压强，即低压为1MPa，中压为3MPa，高压为5MPa。

所述步骤（2）中，当标准压强为低压1MPa时，设定压力传感器的最高值为0.8Mpa；当标准压强为中压3MPa时，设定压力传感器的最高值为1.6Mpa；当标准压强为高压5MPa时，设定压力传感器的最高值为2MPa。

所述步骤（4）中，高压污泥泵持续泵送造纸污泥的时间为t₁为5min；步骤（5）中，停止泵送的时间t₂为2min；步骤（6）中，脱水装置内的保压时间t₃为30min；步骤（7）中，污泥滤饼的个数n与脱水装置中脱水组件的个数相等。

所述步骤（6）中，脱水装置造纸污泥进行脱水的具体过程为：启动脱水装置时，左油缸和右油缸同时动作，向中间挤压各脱水组件，使各脱水组件内的造纸污泥脱水并形成污泥滤饼，滤液由滤液收集斗收集后通过滤液管道送至滤液收集罐。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本污泥脱水性能测试系统及方法通过测量造纸污泥在脱水前的污泥流量和脱水后的滤液流量，同时测量脱水后得到的污泥滤饼的含水率，计算出污泥滤饼的脱水指标，从而得出污泥脱水性能的系列参数；实现污泥脱水性能的标准化测试，形成标准化的数据体系，有利于不同种类污泥脱水性能之间的比较和制定标准的操作工艺，从而降低污泥回收再利用的处理成本。

在造纸污泥的回收利用领域使用本污泥脱水性能测试系统，可实现低成本提高污泥干度，为应用造纸污泥提供标准化的技术指标，为低成本处理造纸污泥、资源化利用造纸污泥提供重要的研究手段。

附图说明

图1为本污泥脱水性能测试系统的原理示意图。

图2为本污泥脱水性能测试系统中脱水装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种污泥脱水性能测试系统，如图1所示，包括贮泥塔1、高压污泥泵2、压力罐3、脱水装置4和滤液收集罐5，贮泥塔1、高压污泥泵2、压力罐3和脱水装置4通过污泥管道依次连接，脱水装置4和滤液收集罐5通过滤液管道连接；高压污泥泵2上设有压力调节器6，压力罐3上设有压力传感器7，压力罐3与脱水装置4连接的污泥管道上设有单向阀8和污泥流量计9，脱水装置4和滤液收集罐5连接的滤液管道上设有开关阀10和水流量计11。

如图2所示，脱水装置包括机架12、脱水组件13、滤液收集斗14、左油缸15和右油缸16，脱水组件设于机架上，脱水组件左右两侧分别设置左油缸和右油缸，滤液收集斗设于脱水组件下方。

本实施例作为一种优选方案，脱水组件13有4组，4组脱水组件并列设于滤液收集斗上方，位于左侧的脱水组件与左油缸相接触，位于右侧的脱水组件与右油缸相接触；各脱水组件顶部分别设有进泥口17和进气口18，进泥口通过污泥管道19与压力罐相连接，进气口通过空气管道20外接空气压缩机；各脱水组件底部分别设有滤液出口。

各脱水组件底部的滤液出口设于滤液收集斗内，各滤液出口处还分别设有开关阀。

滤液收集斗为锥形的漏斗状结构，滤液收集斗底部通过滤液管道与滤液收集罐连接。

贮泥塔底部为锥形的漏斗结构，贮泥塔底部还设有搅拌器，使高压污泥泵抽取造纸污泥时更为顺畅，防止堵塞；

贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置、压力调节器、压力传感器、单向阀、污泥流量计、开关阀和水流量计分别外接控制器，由控制器控制各组成元件的动作或开关度。

本污泥脱水性能测试系统使用时，其原理是：输送造纸污泥至脱水装置进行脱水，测量造纸污泥在脱水前的污泥流量和脱水后的滤液流量，同时测量脱水后得到的污泥滤饼的含水率，计算出污泥滤饼的脱水指标，从而得出污泥脱水性能的系列参数。使污泥的脱水指标形成标准化的原理是：相同的脱水方式（即板框压滤）时，在相同的压力作用下，相同的作用时间、相同的滤饼厚度、相同的滤布条件下，测量污泥的脱水效果，这些相同的作用条件，称为污泥脱水标准化条件，在此标准化条件下得出可比较的脱水性能参数，即标准条件下污泥脱水所达到的干度，将这些数值作为评价污泥的脱水性指标，即形成标准化性能参数。

本实施例通过上述系统实现一种污泥脱水性能测试方法，包括以下步骤：

（1）先将造纸污泥贮存于贮泥塔中，并测量其含水率，记为C₁；

（2）将标准压强分为低压、中压和高压分别进行测试，对应相应的标准压强，设定压力传感器的最高值，通过高压污泥泵将造纸污泥泵送至脱水装置，造纸污泥经过压力罐时，压力传感器检测污泥管道内的压力值，根据压力值调节压力调节器的设定值；在泵送过程中，压力传感器最高值的出现需要维持时间为t₁，达不到此标准时，通过调节压力调节器增大压力，如果压力传感器最高值超过设定值时，通过调节压力调节器降低压力；

（3）污泥流量计计量进入脱水装置的污泥量，记为Q₁；

（4）当压力传感器检测到的压力值为设定的最高值时，高压污泥泵持续泵送造纸污泥的时间t₁为5min，然后关闭高压污泥泵，停止泵送造纸污泥；

（5）停止泵送的时间t₂为2min，水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为预脱水总量V₁；

（6）启动脱水装置，对进入脱水装置的造纸污泥进行脱水，脱水装置内的保压时间为t₃，然后通过水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为V₂，脱水装置内的造纸污泥脱水后形成多个污泥滤饼；

其中，脱水装置造纸污泥进行脱水的具体过程为：启动脱水装置时，左油缸和右油缸同时动作，向中间挤压各脱水组件，使各脱水组件内的造纸污泥脱水并形成污泥滤饼，滤液由滤液收集斗收集后通过滤液管道送至滤液收集罐；该过程中，油压系统控制油缸最大压力为2MPa，由于脱水装置内的污泥滤饼受压面积为油缸面积的两倍，所以，在2MPa的油压作用下，污泥滤饼的受压压强为1MPa，在油缸压力达到最大值时，保压时间t₃为30min；

（7）取出各污泥滤饼，并测量各污泥滤饼的含水率C₁、C₂……C_n和实际重量M₁、M₂……M_n，按照以下公式计算各污泥滤饼的脱水指标K_n：

K_n=（M_n/（B×C_n））×V；

其中，B为多个污泥滤饼的绝干污泥质量，B=M₁/C₁+M₂/C₂+……+M_n/C_n；

V为压榨脱水量，V=V₂－V₁；

n为污泥滤饼的个数；

标准压强是工业上常用的压强，即低压为1MPa，中压为3MPa，高压为5MPa。

本实施例中，步骤（2）中，先取标准压强为低压1MPa，设定压力传感器的最高值为0.8Mpa；由于本实施例的脱水装置中有4组脱水组件，所以最终形成的污泥滤饼有4个，步骤（7）最终计算的脱水指标及其它参数如下表所示：

其中，Q₂为已被污泥流量计计量，实际残留在污泥管道中未进入脱水装置的造纸污泥的体积，该值为常数。

然后取标准压强为中压3MPa，设定压力传感器的最高值为1.6Mpa；所形成4个污泥滤饼的脱水指标及其它参数的计算方法与低压时相同；

再取标准压强为高压5MPa，设定压力传感器的最高值为2MPa；所形成4个污泥滤饼的脱水指标及其它参数的计算方法与低压时相同。

最后形成的污泥脱水性能指标分别为：

5mm污泥滤饼的低压预脱水指数、低压压榨脱水指数、中压压榨脱水指数和高压压榨脱水指数；

10mm污泥滤饼的低压预脱水指数、低压压榨脱水指数、中压压榨脱水指数和高压压榨脱水指数；

20mm污泥滤饼的低压预脱水指数、低压压榨脱水指数、中压压榨脱水指数和高压压榨脱水指数；

30mm污泥滤饼的低压预脱水指数、低压压榨脱水指数、中压压榨脱水指数和高压压榨脱水指数。

将不同种类的造纸污泥进行测试得出上述污泥脱水性能指标后进行比较，即可得知各种类造纸污泥的脱水性能。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.污泥脱水性能测试系统，其特征在于，包括贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置和滤液收集罐，贮泥塔、高压污泥泵、压力罐和脱水装置通过污泥管道依次连接，脱水装置和滤液收集罐通过滤液管道连接；高压污泥泵上设有压力调节器，压力罐上设有压力传感器，压力罐与脱水装置连接的污泥管道上设有单向阀和污泥流量计，脱水装置和滤液收集罐连接的滤液管道上设有开关阀和水流量计。

2.根据权利要求1所述的污泥脱水性能测试系统，其特征在于，所述脱水装置包括机架、脱水组件、滤液收集斗、左油缸和右油缸，脱水组件设于机架上，脱水组件左右两侧分别设置左油缸和右油缸，滤液收集斗设于脱水组件下方。

3.根据权利要求2所述的污泥脱水性能测试系统，其特征在于，所述脱水组件有4组，4组脱水组件并列设于滤液收集斗上方，位于左侧的脱水组件与左油缸相接触，位于右侧的脱水组件与右油缸相接触；各脱水组件顶部分别设有进泥口和进气口，进泥口通过污泥管道与压力罐相连接，进气口通过空气管道外接空气压缩机；各脱水组件底部分别设有滤液出口。

4.根据权利要求3所述的污泥脱水性能测试系统，其特征在于，所述各脱水组件底部的滤液出口设于滤液收集斗内，各滤液出口处还分别设有开关阀。

5.根据权利要求2所述的污泥脱水性能测试系统，其特征在于，所述滤液收集斗为锥形的漏斗状结构，滤液收集斗底部通过滤液管道与滤液收集罐连接。

6.根据权利要求1所述的污泥脱水性能测试系统，其特征在于，所述贮泥塔底部为锥形的漏斗结构，贮泥塔底部还设有搅拌器；

贮泥塔、高压污泥泵、压力罐、脱水装置、压力调节器、压力传感器、单向阀、污泥流量计、开关阀和水流量计分别外接控制器。

7.通过权利要求1~6任一项所述系统实现一种污泥脱水性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先将造纸污泥贮存于贮泥塔中，并测量其含水率，记为C₁；

（2）将标准压强分为低压、中压和高压分别进行测试，对应相应的标准压强，设定压力传感器的最高值，通过高压污泥泵将造纸污泥泵送至脱水装置，造纸污泥经过压力罐时，压力传感器检测污泥管道内的压力值，根据压力值调节压力调节器的设定值；

（3）污泥流量计计量进入脱水装置的污泥量，记为Q₁；

（4）当压力传感器检测到的压力值为设定的最高值时，高压污泥泵持续泵送造纸污泥的时间为t₁，然后关闭高压污泥泵，停止泵送造纸污泥；

（5）停止泵送的时间为t₂时，水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为预脱水总量V₁；

（6）启动脱水装置，对进入脱水装置的造纸污泥进行脱水，脱水装置内的保压时间为t₃，然后通过水流量计计量脱水装置送出的滤液量，记为V₂，脱水装置内的造纸污泥脱水后形成多个污泥滤饼；

（7）取出各污泥滤饼，并测量各污泥滤饼的含水率C₁、C₂……C_n和实际重量M₁、M₂……M_n，按照以下公式计算各污泥滤饼的脱水指标K_n：

K_n=（M_n/（B×C_n））×V；

其中，B为多个污泥滤饼的绝干污泥质量，B=M₁/C₁+M₂/C₂+……+M_n/C_n；

V为压榨脱水量，V=V₂－V₁；

n为污泥滤饼的个数；

标准压强是工业上常用的压强，即低压为1MPa，中压为3MPa，高压为5MPa。

8.根据权利要求7所述的污泥脱水性能测试方法，其特征在于，所述步骤（2）中，当标准压强为低压1MPa时，设定压力传感器的最高值为0.8Mpa；当标准压强为中压3MPa时，设定压力传感器的最高值为1.6Mpa；当标准压强为高压5MPa时，设定压力传感器的最高值为2MPa。

9.根据权利要求7所述的污泥脱水性能测试方法，其特征在于，所述步骤（4）中，高压污泥泵持续泵送造纸污泥的时间为t₁为5min；步骤（5）中，停止泵送的时间t₂为2min；步骤（6）中，脱水装置内的保压时间t₃为30min；步骤（7）中，污泥滤饼的个数n与脱水装置中脱水组件的个数相等。

10.根据权利要求7所述的污泥脱水性能测试方法，其特征在于，所述步骤（6）中，脱水装置造纸污泥进行脱水的具体过程为：启动脱水装置时，左油缸和右油缸同时动作，向中间挤压各脱水组件，使各脱水组件内的造纸污泥脱水并形成污泥滤饼，滤液由滤液收集斗收集后通过滤液管道送至滤液收集罐。

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