CN117185612A - 一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，本发明提供了一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统，包括服务器、污泥压滤设备、智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块，智能监测模块实时监测污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数，自适应脱水模块基于智能监测模块采集得到的脱水参数进行分析形成分析结果，并根据分析结果触发对污泥的压滤脱水，资源利用模块对脱水后的污泥进行采样，并根据采样得到的污泥状况数据进行评估形成评估结果，并根据评估结果向管理者进行预警提示，以区分出污泥的不同用途。本发明通过智能监测模块自适应脱水模块的相互配合，使得污泥的处理过程中根据污泥的状态动态调整脱水的方式，提升污泥脱水的效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统。
背景技术
污泥处理处置形势十分严峻，污泥具有含水率高、体量大、易腐烂、气味恶臭且含有大量重金属、病菌等有毒有害物质，因此，必须对其进行进一步处置。目前，污泥处理工艺主要是将其进行脱水后，再进行填埋、发酵或焚烧处理，而污泥脱水是所有污泥处置方法的首要，也是必须的工艺环节。
如CN105658586A现有技术公开了一种带式压滤机，污泥从下方进泥口进入，被包裹在两条滤布中，通过滚筒挤压滤布对污泥进行脱水处理，最终将泥饼通过排口排出。装置内含两条滤布，通过增加滤带缠绕中心辊的次数可以使得装置变的紧凑，并在一对滤布与另一对之间添加中间件减少装置的内部摩擦。
另一种典型的如CN210065513U的现有技术公开的一种离心脱水多向排泥装置，离心脱水机占地面积适中，其设备费用、运行费用与带式压滤机相似，但预处理药剂消耗量较高，产生的噪音较大。
再来看如CN104922962A的现有技术公开的一种单滤带式压滤机，采用单条滤带，由滤带压滤脱水，压榨力由金属网带提供，脱水物料在滤带和金属网带的包裹下通过压榨辊下的高压压滤区压滤脱水，压榨力大小由金属网带张紧辊调节。
此外，现有技术的单滤带压滤机虽然从根本上克服了传统单滤带式压滤机使用双层滤带时由于压滤区上下滤带回转半径不同、通过压榨区线速度不同而导致的折带、起鼓的缺陷，但其只采用机械压滤，且冲洗水量要求较大，所需的能耗较高，很难做到污泥的节能减量处理。
为了解决本领域普遍存在污泥脱水处理自适应能力差、无法对污泥进行连续脱水、智能程度低、污泥处理过程缺乏评估、污泥处理效率低和资源浪费等等问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统包括服务器、污泥压滤设备，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统还包括智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块，所述服务器分别与所述智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块连接；
所述智能监测模块实时监测污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数，所述自适应脱水模块基于智能监测模块采集得到的脱水参数进行分析形成分析结果，并根据分析结果触发对污泥的压滤脱水，所述资源利用模块对脱水后的污泥进行采样，并根据采样得到的污泥状况数据进行评估形成评估结果，并根据评估结果向管理者进行预警提示，以区分出污泥的不同用途；
其中，所述自适应脱水模块包括脱水分析单元和污泥压滤控制单元，所述脱水分析单元根据所述脱水参数对脱水过程进行分析，所述污泥压滤控制单元根据所述分析单元的分析结果触发所述污泥压滤设备的控制。
可选的，所述智能监测模块包括污泥状况监测单元和存储器，所述污泥状况监测单元对所述污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数进行检测，所述存储器存储所述污泥状况监测单元监测得到的污泥的脱水参数；
所述污泥状况监测单元包括集成传感器和支撑构件，所述支撑构件对所述集成传感器进行支撑，所述集成传感器对所述污泥的含水率、污泥的运输速度或流量和污泥的厚度进行检测；
其中，所述污泥状况监测单元设置在所述污泥压滤设备的污泥运输段的路径上。
可选的，所述资源利用模块包括污泥采样单元和污泥评估单元，所述污泥采样单元对脱水后的污泥进行采样形成采样数据，所述污泥评估单元根据污泥采样单元采样得到的污泥数据对所述污泥进行评估；
所述污泥采样单元设置在污泥压滤设备的出料端，并对脱水后的污泥进行采样；
其中，所述污泥采样单元包括采样腔、设置在所述采样腔中的污泥采样构件、调整构件、污泥入料口、污泥出料口和运输带，所述调整构件对所述污泥采样构件的位置进行调整，所述污泥采样构件对脱水后的污泥进行采样，所述采样腔设置有污泥入料口，以承接所述污泥压滤设备出泥口的污泥，所述运输带设置在所述采样腔中，并沿着所述采样腔的长度方向延伸，以实现对所述污泥进行运输，其中，污泥经过所述污泥采样构件的检测后，通过所述运输带的运输后从所述采样腔的末端设置的污泥出料口排出；
所述污泥采样构件设置在所述调整构件上，并设置在所述运输带的上方。
可选的，所述污泥评估单元获取所述污泥采样单元采样得到的采样数据，并根据下式计算干化的污泥的适用性评分S：
式中，Corganic为有机物含量，Cmetal为重金属含量，w为有机物含量权重系数，其值根据污水处理池的类型有关，并由系统操作者进行设定，μ为重金属含量权重系数，根据污水处理池类型种类有关，并由系统进行设定，σ为变化速度权重系数，其值决定了污泥适用性如何随着重金属浓度的变化而变化，根据经验法进行设定，且满足σ的取值范围为：σ∈[0.01,10]；
将计算得到污泥的适用性评分S与设定的分类阈值G1、G2和G3比较，以确定不同的评分分类。
可选的，所述脱水分析单元获取所述脱水参数，并根据下式确定污泥压滤设备的压力指数Pressure：
式中，W为所述污泥压滤设备的污泥运输段初始端的初始含水率，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，Q为污泥进入污泥压滤设备的速度或流量，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，V为污泥压滤带的运输速度，h为进入污泥压滤设备的污泥层厚度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，T为污泥的温度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，k1为污泥流速的权重调整系数，k2为污泥的几何特性权重调整系数，k3为脱水过程温度的权重调整系数，其值由根据污泥的种类进行确定或设定，并从人机交互界面输入；
若压力指数Pressure大于系统设定的监控阈值Monitor，则触发所述污泥压滤控制单元对所述污泥压滤设备的压滤控制。
可选的，所述污泥压滤控制单元包括伸缩构件和反馈构件，所述伸缩构件对所述污泥压滤设备之间的间距进行调整，所述反馈构件采集污泥压滤设备压出的污泥干化数据，并将检测得到的干化数据反馈至所述伸缩构件中。
可选的，所述资源利用模块还包括预警单元，所述预警单元根据污泥的适用性评分S与分类阈值G1、G2和G3比较结果，确定不同的评分分类；
如果S≤G1，能意味着其重金属浓度或其他有害物质的含量超出了安全范围，污泥被分类为不适合农业利用；
如果G1＜S≤G2，在这个范围内，污泥的有机物含量适中，适合进行生物分解，污泥被分类为适合堆肥；
如果S＞G2，意味着污泥的有机物含量超出了安全范围，但重金属尚在可接受范围内，使其成为焚烧的理想选择，污泥被分类为适合焚烧。
可选的，所述集成传感器包括电容式水分传感器、超声厚度计、超声波流量计和温度传感器。
可选的，所述污泥采样构件包括近红外光谱传感器和电化学传感器。
可选的，所述有机物含量Corganic根据下式进行计算：
Corganic＝a·INIR+b；
式中，a,b为校准系数，其值通过同一个分类池的污泥历史数据拟合得到，INIR为近红外光谱传感器的采集得到的信号强度，其值通常是一个与特定波长处的光吸收强度相关的值。
本发明所取得的有益效果是：
1.通过脱水分析单元和污泥压滤控制单元之间的配合，使得污水处理的自适应能力得到改善，保证污泥处理过程中能够连续脱水且具有智能程度高、污泥处理效率高的优点；
2.通过污泥采样单元和污泥评估单元的相互配合，使得干化后的污泥的状态能够被区分，并适配不同的使用场景，提升污泥的高效利用；
3.通过污泥评估单元对压滤后的污泥进行评估，使得污泥的状态能够适配不同的应用场景，还兼顾对污泥进行使用场景匹配的建议，保证污泥的高效利用；
4.通过所述预警单元和所述污泥评估单元的相互配合，使得所述污泥实时状态能够反馈至管理者或操作者处，保证整个系统的交互可靠性，促使系统具有智能程度高和劳动强度低的优点；
5.通过所述污泥压滤控制单元与所述污泥压滤设备之间的配合，使得污泥脱水更加的高效和精准，也适用于不同的重利用场景，保证污泥脱水处理自适应能力，有效的提升了资源的利用率。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定相同的部分。
图1为本发明的整体方框示意图。
图2为本发明的脱水分析单元的和污泥压滤单元的方框示意图。
图3为本发明的污泥评估单元的方框示意图。
图4为本发明的污泥干化分析单元的分析流程示意图。
图5为本发明的污泥压滤设备的污泥运输段的俯视示意图。
图6为图5中B-B处的剖视示意图。
图7为本发明的污泥压滤设备的应用场景示意图。
图8为图7中A处的放大示意图。
图9为本发明的采样腔的剖视示意图。
图10为本发明的采样腔和污泥采样单元的横剖截面示意图。
图11为所述检测腔和污泥监测单元的结构示意图。
附图标记说明：1、污泥运输设备；2、支撑构件；3、集成传感器；4、S型压榨段；5、双头伸缩杆；6、压榨辊；7、采样腔；8、近红外光谱传感器；9、电化学传感器；10、污泥入料口；11、运输带；12、接触板；13、声音发射器；14、声波接收器；15、污泥出料口；16、调整构件；17、测距传感器。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一：根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，本实施例提供一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统包括服务器、污泥压滤设备，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统还包括智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块，所述服务器分别与所述智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块连接，并将所述智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块的中间数据或过程数据存储在所述服务器的数据库中，以供查询或调用；
所述智能监测模块实时监测污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数，所述自适应脱水模块基于智能监测模块采集得到的脱水参数进行分析形成分析结果，并根据分析结果触发对污泥的压滤脱水，所述资源利用模块对脱水后的污泥进行采样，并根据采样得到的污泥状况数据进行评估形成评估结果，并根据评估结果向管理者进行预警提示，以区分出污泥的不同用途；
在本实施例中，所述脱水参数包括但是不局限于以下列举的几种：污泥的初始含水率、污泥的速度或流量、运输过程中污泥的厚度和污泥压滤设备中污泥运输段的运输速度等；其中污泥的速度是进入该超长重力脱水段的速度(相当于从处理池中抽吸上来的供应速度)，污泥运输段的运输速度是污泥在图6中皮带向前运输的速度；
其中，所述污泥压滤设备的污泥运输段包括带式压滤机的超长重力脱水段(如图5和图6所示)，所述智能监测模块设置在其中；
所述污泥压滤设备包括污泥运输设备段和S型压榨段4；其中，如图7所示，虚线框C所在位置为污泥运输设备1段，虚线框D为S型压榨段4；
所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统还包括中央处理器，所述中央处理器分别与所述服务器、污泥压滤设备、智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块控制连接，并基于所述中央处理器对污泥压滤设备、智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块进行集中控制，以使得污泥压滤设备、智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块之间能够协同的运行，提升整个系统对污泥的自适应处理能力；
其中，所述自适应脱水模块包括脱水分析单元和污泥压滤控制单元，所述脱水分析单元根据所述脱水参数对脱水过程进行分析，所述污泥压滤控制单元根据所述分析单元的分析结果触发所述污泥压滤设备的控制；
可选的，所述脱水分析单元获取所述脱水参数，并根据下式确定污泥压滤设备的压力指数Pressure：
式中，W为所述污泥压滤设备的污泥运输段初始端的初始含水率，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，Q为污泥进入污泥压滤设备的速度或流量，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，V为污泥压滤带的运输速度，h为进入污泥压滤设备的污泥层厚度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，T为污泥的温度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，k1为污泥流速的权重调整系数，k2为污泥的几何特性权重调整系数，k3为脱水过程温度的权重调整系数，其值由根据污泥的种类进行确定或设定，并从人机交互界面输入；
在本实施例中，k1、k2、k3的权重值的确定，需要根据污泥脱水处理的过程中，基于实际的实验数据并通过对实验数据拟合方法确定的，以确保预测的结果与实际观测结果相吻合；同时，还对污泥流速、污泥的几何特性、脱水过程温度对污泥处理过程的影响程度有关，若某个参数(污泥流速、污泥的几何特性、脱水过程温度)对污泥的影响程度较低，则赋予该参数一个较小的权重，相反则反，这是本领域技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
若压力指数Pressure大于系统设定的监控阈值Monitor，则触发所述污泥压滤控制单元对所述污泥压滤设备的压滤控制；
若压力指数Pressure小于系统设定的监控阈值Monitor，说明污泥压滤设备的状态符合设定的要求，则维持当前所述污泥压滤设备的运行参数；
其中，对于系统设定的监控阈值Monitor由系统或操作者根据污泥处理池中污泥性质进行设定，这是本领域技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
通过脱水分析单元和污泥压滤控制单元之间的配合，使得污水处理的自适应能力得到改善，保证污泥处理过程中能够连续脱水且具有智能程度高、污泥处理效率高的优点；
可选的，所述智能监测模块包括污泥状况监测单元和存储器，所述污泥状况监测单元对所述污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数进行检测，所述存储器存储所述污泥状况监测单元监测得到的污泥的脱水参数；
其中，当所述存储器将所述污泥状况监测单元的脱水参数存储后，再次传输至所述服务器的数据中，并存储在所述服务器的数据库中，以供查询和调用；
所述污泥状况监测单元包括集成传感器3和支撑构件2，所述支撑构件2对所述集成传感器3进行支撑，所述集成传感器3对所述污泥的含水率、污泥的运输速度或流量和污泥的厚度进行检测；
其中，所述污泥状况监测单元设置在所述污泥压滤设备的污泥运输段的路径上；
可选的，所述集成传感器3包括但是不局限于以下列举的几种：电容式水分传感器、超声厚度计、超声波流量计和温度传感器；
同时，在本实施例中，所述集成传感器3通过在线检测的方式实现，也就是说，通过集成传感器3直接测量所述污泥的含水率、污泥的厚度和污泥的速度和流量、以及污泥的温度；
例如：1)在污泥流的稳定部分(避免在气泡或污泥流中的空隙处安装)布设电容式水分传感器，以使得保证传感器与污泥有足够的接触面积，使用已知水分的样本对传感器进行校准以使得所述电容式水分传感器能连续测量经过污泥表面的污泥的电容值，并根据电容值计算含水量，并将含水量数据连续或定期传输至所述污泥脱水分析单元；
2)确定污泥流中不易发生乱流或积累的位置布设超声厚度计，并使用已知厚度的标准材料对设备进行校准，超声波经由传感器的发送部分发射，并在与污泥接触的表面上反射，根据发送和接收的时间差计算污泥的厚度，并将厚度数据连续或定期传输至所述污泥脱水分析单元；
3)在流速较稳定的部分安装超声波流量计，使用已知流量的样本进行校准，传感器发送和接收超声波，根据超声波在流体中的传播速度变化计算流速或流量，并将流速或流浪数据连续或定期传输至所述污泥脱水分析单元中；
4)在污泥流中选择代表性的位置布设温度传感器，传感器连续监测温度，并温度数据连续或定期传输至污泥脱水分析单元中；
另外，所述集成传感器3包括的其他类型的传感器也采用与上述举例的传感器相类似或相近似的方式测量，这是本领域技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
本领域的技术人员也可采用与上述传感器相类似的方式进行检测或监测，在此不再过多赘述；
其中，对于所采用的传感器，还需要进行定期的维护、校准和清洁，以确保数据的准确性；
所述支撑构件2包括支撑杆、支撑驱动机构和高度检测件，所述支撑杆的一端与所述集成传感器3连接，所述支撑杆的另一端与所述支撑驱动机构驱动连接形成驱动部，同时，所述驱动部设置在所述污泥运输路径的上方，以对所述污泥压滤设备污泥运输段中的脱水参数进行采集，所述高度检测件对所述支撑杆的伸缩高度进行检测；
另外，所述支撑构件2在对所述集成传感器3的位置进行调整的过程中，通过所述支撑驱动机构驱动所述支撑杆进行伸缩动作后，使得所述集成传感器3位置能够被调整，从而实现对所述集成传感器3位置的精准调整；
在本实施例中，所述污泥状况监测单元设置在所述污泥压滤设备的污泥运输段的路径上，并布设在污泥运输路径的多个位置中，具体的位置有操作者根据经验或硬件设备的实际情况进行布设；
通过智能监测模块自适应脱水模块的相互配合，使得污泥的处理过程中根据污泥的状态动态调整脱水的方式，提升污泥脱水的效率和可靠性；
可选的，所述资源利用模块包括污泥采样单元和污泥评估单元，所述污泥采样单元对脱水后的污泥进行采样形成采样数据，所述污泥评估单元根据污泥采样单元采样得到的污泥数据对所述污泥进行评估；
所述污泥采样单元设置在污泥压滤设备S型压榨段4的出料端，并对脱水后的污泥进行采样；
其中，所述污泥采样单元包括采样腔7、设置在所述采样腔7中的污泥采样构件、调整构件16、污泥入料口10、污泥出料口15和运输带11，所述调整构件16对所述污泥采样构件的位置进行调整，所述污泥采样构件对脱水后的污泥进行采样，所述采样腔7设置有污泥入料口10，以承接所述污泥压滤设备出泥口的污泥，所述运输带11设置在所述采样腔7中，并沿着所述采样腔7的长度方向延伸，以实现对所述污泥进行运输，其中，污泥经过所述污泥采样构件的检测后，通过所述运输带11的运输后从所述采样腔7的末端设置的污泥出料口排出；
所述污泥采样构件设置在所述调整构件16上，并设置在所述运输带11的上方；
所述调整构件16包括调整杆、调整驱动机构和调整检测件，所述调整杆的一端与所述污泥采样构件连接，另一端与所述调整驱动机构驱动连接形成调整部，所述调整部设置在所述采样腔7内部空腔的顶壁上(如图10所示，所述调整部处于运输带11的上方)，所述调整检测件对所述调整杆的伸出长度进行调整；
其中，所述调整驱动机构驱动所述调整杆进行伸缩动作，以使得所述采样构件的位置能够得到调整；
可选的，所述污泥评估单元获取所述污泥采样单元采样得到的采样数据，并根据下式计算干化的污泥的适用性评分S：
式中，Corganic为有机物含量，Cmetal为重金属含量，w为有机物含量权重系数，其值根据污水处理池的类型有关，并由系统操作者进行设定，μ为重金属含量权重系数，根据污水处理池类型种类有关，并由系统进行设定，σ为变化速度权重系数，其值决定了污泥适用性如何随着重金属浓度的变化而变化，根据经验法进行设定，且满足σ的取值范围为：σ∈[0.01,10]；
具体的，对于有机物含量权重系数w，取值范围为：w∈[0,1]，如果在某个特定的污泥处理场景中，有机物的适用性比重金属更为重要，那么ω的值会接近1；反之，如果重金属的适用性更为重要，那么ω的值会接近0；通常，该参数可以基于历史数据和经验来设定，或者进行实验来确定其值；
对于重金属含量权重系数μ，通常取决于所研究的重金属种类和处理场景；比如，某种重金属的浓度范围为[0,100]mg/L，那么μ可能位于[10,90]mg/L的范围内；μ值表示的是当重金属浓度导致污泥适用性发生显著变化的点；例如，如果超过某个重金属浓度，污泥就不再适合农业利用，那么μ就是这个浓度值；
对于变化速度权重系数σ，取值范围为：σ∈[0.01,10]，σ值决定了污泥适用性如何随着重金属浓度的变化而变化；较小的σ值表示污泥适用性对重金属浓度的变化非常敏感；较大的σ值则表示变化更为平缓；实验室的测量和试验可以帮助确定此参数的合适值；本领域的技术人员可以根据经验法在给出的取值范围中选用；
当评估得到干化污泥的适用性评分S后，将计算得到污泥的适用性评分S与设定的分类阈值G1、G2和G3比较，以确定不同的评分分类；可选的，所述资源利用模块还包括预警单元，所述预警单元根据污泥的适用性评分S与设定的分类阈值G1、G2和G3比较结果，确定不同的评分分类；
通过所述预警单元和所述污泥评估单元的相互配合，使得所述污泥实时状态能够反馈至管理者或操作者处，保证整个系统的交互可靠性，促使系统具有智能程度高和劳动强度低的优点；
其中，所述分类阈值G1、G2和G3由系统或操作者根据污泥处理设备当前处理的污泥的性质自行设定，这是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
例如：对于污水处理厂的尾段处理池，有害物质或重金属含量相对较低，则可以设定较低的分类阈值；但是对于初始段或中段的处理池的污泥，有害物质或重金属含量相对较高，这设定比较高的分类阈值；
总之，对于分析阈值的设定，需要结合实际处理的污水处理的分类池的性质进行确定，因而在本实施例中不再一一赘述；
如果S≤G1，能意味着其重金属浓度或其他有害物质的含量超出了安全范围，污泥被分类为不适合农业利用；
如果G1＜S≤G2，在这个范围内，污泥的有机物含量适中，适合进行生物分解，污泥被分类为适合堆肥；
如果S＞G2，意味着污泥的有机物含量超出了安全范围，但重金属尚在可接受范围内，使其成为焚烧的理想选择，污泥被分类为适合焚烧；
当经过所述污泥压滤设备的S型压榨段的压榨辊对污泥进行压制后，水分被挤走后，剩下的污泥落入所述采样腔中，此时通过设置在所述采样腔中的污泥采样构件则可对所述污泥的有机物含量和重金属含量进行检测；
可选的，所述污泥采样构件包括近红外光谱传感器和电化学传感器；
可选的，所述有机物含量Corganic根据下式进行计算：
Corganic＝a·INIR+b；
式中，a，b为校准系数，其值根据历史数据拟合得到，INIR为近红外光谱传感器采集得到信号强度，其值通常是一个与特定波长处的光吸收强度相关的值；
所述重金属含量Cmetal根据下式进行计算：
Cmetal＝c·Ielectro+d；
式中，c，d为校准系数,其值通过同一个分类池的污泥历史数据拟合得到，具体的，根据同一个分类池的污泥历史数据拟合得到，例如若是一个污泥尾段的分类池的污泥的所有历史数据，并根据以往的历史数据对进行拟合得到(若是其他的污泥分类池，也通过相同的方式得出)，Ielectro为电化学传感器的输出电流强度，在此，Ielectro的大小取决于重金属含量：当重金属含量增加时，因为电化学反应的增强导致电流强度增加，从而导致Ielectro的增加；
可选的，所述污泥压滤控制单元包括伸缩构件和反馈构件，所述伸缩构件对所述污泥压滤设备之间的间距进行调整，所述反馈构件采集污泥压滤设备压出的污泥干化数据，并将检测得到的干化数据反馈至所述伸缩构件中；
具体的，所述伸缩构件设置在所述污泥压滤设备的S型压榨段4的压榨辊6之间的间距进行调整，以适配不同干度的污泥压榨；
所述伸缩构件包括双头伸缩杆5、伸缩驱动机构、以及伸缩检测件，所述伸缩检测件对所述双头伸缩杆5的伸缩长度进行检测，所述双头伸缩杆5的两端分别与相对设置在的两个压榨辊6的端部进行连接，以调整两个压榨辊6之间的间距，所述伸缩驱动机构驱动所述双头伸缩杆5进行伸缩动作，以促使所述双头伸缩杆5能够进行伸缩动作，使得相对设置的所述压榨辊6之间的间距能够被调整；
所述反馈构件包括采集探头和数据缓存器，所述采集探头采集所述S型压榨段4的压榨辊6出料口的污泥的图像数据，所述数据缓存器存储所述采集探头采集得到的图像数据；
同时，将采集得到的图像数据通过计算机图像处理技术的处理后，得出污泥的状态，并将状态反馈至所述中央处理器中，并通过中央处理器根据污泥状态与设定的状态进行比较，若与设定的要求不符合，则通过所述中央处理器控制所述伸缩构件进行调整；
另外，利用计算机图像处理技术对采集探头采集得到的图像数据进行处理，是一种本领域技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
其中，所述伸缩构件、所述反馈构件和所述中央处理器之间形成一个闭环，使得压榨后污泥的干度能够更见精准的控制，以适配不同的应用场景；
通过所述污泥压滤控制单元与所述污泥压滤设备之间的配合，使得污泥脱水更加的高效和精准，也适用于不同的重利用场景，保证污泥脱水处理的自适应能力，有效的提升了资源的利用率。
实施例二：本实施例应当理解为包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，还在于所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统还包括污泥状态监测模块，所述污泥状态检测模块设置在所述采样腔7的出料口处，并对压滤后的污泥的干化状态进行监测形成监测数据，并根据所述监测数据对所述污泥的干化状态进行评估；
所述污泥状态监测模块包括污泥监测单元和干化分析单元，所述污泥监测单元对干化后的污泥进行采集；所述干化分析单元根据所述污泥监测单元的数据对污泥的干化状态进行评估；
其中，所述污泥监测单元包括接触板12、声音发射器13、声波接收器14和至少一个测距传感器17，所述接触板12承接所述污泥压滤设备压滤出料端的污泥，且所述接触板12的板体上设置有供所述污泥放置的容腔，以承接出料端的污泥，至少一个所述测距传感器17正对所述采样腔的出料口设置，以对落入接触板12容腔的污泥高度进行检测；
其中，在所述容腔的侧壁上相对设置两组声音发生器13和声波接收器14，其中，即，一侧壁上设置有所述声音发射器和所述声波接收器，另一侧壁者设置所述声波接收器和所述声音发射器，以使得能够从多个位置对污泥进行测量(如图11所示，相对设置在所述容腔的相对两侧壁上)；
同理，在正对所述接触板底壁和出料口的顶壁上相对设置两组声音发生器13和声波接收器14，其中，即在接触板的底壁上设置有所述声音发射器和所述声波接收器，正对是接触板底壁的出料口的顶壁上设置所述声波接收器和所述声音发射器，以使得能够从多个位置对污泥进行测量(如图11所示相对设置在接触板和正对出料口的腔顶壁上)；
其中，所述声音发射器13用于发出固定频率或多频率的声波，以穿过所述污泥，实现‘击打’的效果，所述声波接收器14用于接收污泥反射或透射的声波；
所述干化分析单元接收所述声波接收器14接收到的声波数据，并对接收到的声波数据或信号进行放大、滤波和模拟到数字转换等操作，以获得准确的声音数据，其中，所述声音数据包括发射的声波频率、接收到的频率、发射的声波强度、接收到的声音强度等；
所述干化分析单元获取所述声音数据，并根据下式计算污泥的干化指数Drying：
式中，α为声波幅度的权重，污泥越干，声波的衰减越大，取值范围为：[0.3，0.6]，β为透射强度的权重，当污泥更加干燥时，其对声波的吸收更大，从而导致透射声波的强度下降，取值范围为：[0.2，0.5]，γ为回声延迟时间的权重，与污泥的密度和物理结构有关，取值范围为：[0.1，0.3]，其中，上述权重的设定主要由系统根据实际的情况进行设定，并从人机界面进行输入，在此不再一一赘述，I0是发射的声波强度，通常是固定的或者可以由设备指定，I是接收到的声波强度，可以直接通过声波接收器测量得到；△f为声波频率的偏移，可以直接通过声波发射器和接收器进行测量，通常情况下，我们知道发射的声波频率，并可以测量接收到的频率，因此Δf是两者之间的差值，△v为声波在污泥中的透射速度与在参考物质(例如纯水)中的透射速度的差值，满足：
Δv＝vsludge-vwater；
式中，vwater为声波在参考物质(例如纯水)中的透射速度，vsludge为声波在污泥中的透射速度，在污泥检测中，通过在污泥压滤后的出料端对干化污泥的干化程度进行检测时，从多个方向对污泥进行测量，以增强测量的准确性和代表性，具体来说，污泥的不均匀性可能来源于物料中的颗粒大小，即，vsludge为声波在污泥中的透射速度，满足：
式中，vlr为所述容腔左右两侧的透射速度，vud为上下两侧的透射速度，其值满足：
式中，Hud为落入容腔的污泥高度，其值由设置在所述出料口顶壁朝向接触板设置的测距传感器测量得到，tud为从上部向下部发送声波的声波穿越的时间，tdu为从下部向上部发送声波的声波穿越的时间；
对于所述容腔左右两侧的透射速度vlr根据下式进行计算：
式中，Wlr为左右两侧的污泥宽度，其值根据所述容腔的宽度直接取得，tlr为从左侧向右侧发送声波的声波穿越的时间，trl为从右侧向左侧发送声波的声波穿越的时间；
若所述干化指数Drying低于设定的干化阈值Drying_Range，则向管理者进行预警提示；
若所述干化指数Drying超过设定的干化阈值Drying_Range，说明压滤出料端的污泥达到设定的标准；
其中，设定的干化阈值Drying_Range由系统根据不同污泥分类池进行确定，这是本领域技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不再一一赘述；
通过所述泥监测单元和干化分析单元的相互配合，使得管理者能动态的掌握所述污泥的干化状态，保证整个系统具有更好的交互舒适性、污泥处理全流程实时监控的优点。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。
Claims (10)
1.一种污泥脱水重利用自适应智能处理系统，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统包括服务器、污泥压滤设备，其特征在于，所述污泥脱水重利用自适应智能处理系统还包括智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块，所述服务器分别与所述智能监测模块、自适应脱水模块和资源利用模块连接；
所述智能监测模块实时监测污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数，所述自适应脱水模块基于智能监测模块采集得到的脱水参数进行分析形成分析结果，并根据分析结果触发对污泥的压滤脱水，所述资源利用模块对脱水后的污泥进行采样，并根据采样得到的污泥状况数据进行评估形成评估结果，并根据评估结果向管理者进行预警提示，以区分出污泥的不同用途；
其中，所述自适应脱水模块包括脱水分析单元和污泥压滤控制单元，所述脱水分析单元根据所述脱水参数对脱水过程进行分析，所述污泥压滤控制单元根据所述脱水分析单元的分析结果触发所述污泥压滤设备的控制。
2.根据权利要求1所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述智能监测模块包括污泥状况监测单元和存储器，所述污泥状况监测单元对所述污泥压滤设备的污泥运输段的脱水参数进行检测，所述存储器存储所述污泥状况监测单元监测得到的污泥的脱水参数；
所述污泥状况监测单元包括集成传感器和支撑构件，所述支撑构件对所述集成传感器进行支撑，所述集成传感器对所述污泥的含水率、污泥的运输速度、流量和污泥的厚度进行检测；
其中，所述污泥状况监测单元设置在所述污泥压滤设备的污泥运输段的路径上。
3.根据权利要求2所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所所述资源利用模块包括污泥采样单元和污泥评估单元，所述污泥采样单元对脱水后的污泥进行采样形成采样数据，所述污泥评估单元根据污泥采样单元采样得到的污泥数据对所述污泥进行评估；
所述污泥采样单元设置在污泥压滤设备的出料端，并对脱水后的污泥进行采样；
其中，所述污泥采样单元包括采样腔、设置在所述采样腔中的污泥采样构件、调整构件、污泥入料口、污泥出料口和运输带，所述调整构件对所述污泥采样构件的位置进行调整，所述污泥采样构件对脱水后的污泥进行采样，所述采样腔设置有污泥入料口，以承接所述污泥压滤设备出泥口的污泥，所述运输带设置在所述采样腔中，并沿着所述采样腔的长度方向延伸，以实现对所述污泥进行运输，其中，污泥经过所述污泥采样构件的检测后，通过所述运输带的运输后从所述采样腔的末端设置的污泥出料口排出；
所述污泥采样构件设置在所述调整构件上，并设置在所述运输带的上方。
4.根据权利要求3所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述污泥评估单元获取所述污泥采样单元采样得到的采样数据，并根据下式计算干化的污泥的适用性评分S：
式中，Corganic为有机物含量，Cmetal为重金属含量，w为有机物含量权重系数，其值根据污水处理池的类型有关，并由系统操作者进行设定，μ为重金属含量权重系数，根据污水处理池类型种类有关，并由系统进行设定，σ为变化速度权重系数，其值决定了污泥适用性如何随着重金属浓度的变化而变化，根据经验法进行设定，且满足σ的取值范围为：σ∈[0.01,10]；
将计算得到污泥的适用性评分S与设定的分类阈值G1、G2和G3比较，以确定不同的评分分类。
5.根据权利要求4所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述脱水分析单元获取所述脱水参数，并根据下式确定污泥压滤设备的压力指数Pressure：
式中，W为所述污泥压滤设备的污泥运输段初始端的初始含水率，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，Q为污泥进入污泥压滤设备的速度或流量，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，V为污泥压滤带的运输速度，h为进入污泥压滤设备的污泥层厚度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，T为污泥的温度，其值通过所述智能监测模块实时监测得到，k1为污泥流速的权重调整系数，k2为污泥的几何特性权重调整系数，k3为脱水过程温度的权重调整系数，其值由根据污泥的种类进行确定或设定，并从人机交互界面输入；
若压力指数Pressure大于系统设定的监控阈值Monitor，则触发所述污泥压滤控制单元对所述污泥压滤设备的压滤控制。
6.根据权利要求5所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述污泥压滤控制单元包括伸缩构件和反馈构件，所述伸缩构件对所述污泥压滤设备之间的间距进行调整，所述反馈构件采集污泥压滤设备压出的污泥干化数据，并将检测得到的干化数据反馈至所述伸缩构件中。
7.根据权利要求6所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述资源利用模块还包括预警单元，所述预警单元根据污泥的适用性评分S与分类阈值G1、G2和G3比较结果，确定不同的评分分类；
如果S≤G1，能意味着其重金属浓度或其他有害物质的含量超出了安全范围，污泥被分类为不适合农业利用；
如果G1＜S≤G2，在这个范围内，污泥的有机物含量适中，适合进行生物分解，污泥被分类为适合堆肥；
如果S＞G2，意味着污泥的有机物含量超出了安全范围，但重金属尚在可接受范围内，使其成为焚烧的理想选择，污泥被分类为适合焚烧。
8.根据权利要求7所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述集成传感器包括电容式水分传感器、超声厚度计、超声波流量计和温度传感器。
9.根据权利要求8所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述污泥采样构件包括近红外光谱传感器和电化学传感器。
10.根据权利要求9所述的污泥脱水重利用自适应智能处理系统，其特征在于，所述有机物含量Corganic根据下式进行计算：
Corganic＝a·INIR+b；
式中，a,b为校准系数，其值通过同一个分类池的污泥历史数据拟合得到，INIR为近红外光谱传感器采集得到的信号强度，其值通常是一个与特定波长处的光吸收强度相关的值。
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