CN219533127U - 一种多功能一体化污泥比阻测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能一体化污泥比阻测量装置，包括底座，固定于底座上的固定支架，放置于底座上并通过固定支架固定的量筒，放置于底座上的真空泵和集成多功能系统，放置于底座下方的烧杯，设置于量筒上端的布氏漏斗，以及上端通过固定支架固定、下端伸入布氏漏斗内的导泥板。本实用新型的多功能一体化污泥比阻测量装置可以用于指导工程实践中污泥脱水药剂比选；装置中导泥板的设置可以有效防止往布氏漏斗中倒入泥浆时由于倾倒速度过快引起的泥浆液体飞溅，从而避免泥浆总质量的损失而影响实验结果；集成多功能系统的设置可以在很大程度上取代人工观察和记录等操作，不仅省时省力，而且可靠性和准确性更佳。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，具体地说，是关于一种多功能一体化污泥比阻测量装置。
背景技术
在给水和污水处理过程中，会产生大量的污泥，污泥的含水率很高，需要进行脱水处理。测定污泥的脱水性能，对选择脱水方法具有重要意义。在污泥脱水中需要对污泥进行泥性调节，在相同的条件下，采用不同混凝剂、浓度、投量及反应时间等等，需要通过污泥比阻实验筛选最佳条件。污泥比阻的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力，在一定程度上表示了污泥的过滤特性，是污泥过滤作业中必须考虑的综合性指标。其中，测量污泥比阻的作用时比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合剂后)的过滤性能，而污泥比阻越大的污泥，其过滤性能也就越差。
现有测量污泥比阻的实验装置主要由布氏漏斗、量筒、抽滤装置(离心泵或空压机)等组成，装置比较简单；而且，在往布氏漏斗中倒入泥浆时，如果倾倒速度过快，会出现泥浆液体飞溅，造成泥浆总质量的损失；如果倾倒速度过慢，则会出现布氏漏斗底部的泥浆铺设不均匀，从而影响试验的抽滤过程。这两种现象都会造成试验数据结果与实际的偏差。同时，抽滤过程中的试验数据需要试验员用眼睛实时观察量筒内的滤液体积变化并进行记录，劳工费力，且这样也容易造成真实的试验结果与实际记录情况存在偏差；此外，这样的装置也往往存在多种考虑不周到的问题，如试验的密闭性、可操作性和准确性，因此设置一个智能并且方便使用的污泥比阻测定实验装置非常有意义。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于解决现有技术中所存在的不足，从而提供一种新型多功能一体化污泥比阻测量装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种多功能一体化污泥比阻测量装置，包括底座，固定于底座上的固定支架，放置于底座上并通过固定支架固定的量筒，放置于底座上的真空泵和集成多功能系统，放置于底座下方的烧杯，设置于量筒上端的布氏漏斗，以及上端通过固定支架固定、下端伸入布氏漏斗内的导泥板，其中：
所述布氏漏斗通过橡胶塞与所述量筒的上端开口密闭连接；所述量筒设有底部出口并通过导液管连接至烧杯，所述底部出口上设有排液阀，以用于控制滤液的排放；所述量筒还设有上部开口；所述量筒的外部设有液位计，所述烧杯内设有pH电极，所述真空泵上设有压力表，该压力表通过软管与量筒的上部出口密闭连接；所述集成多功能系统分别通过导线与所述液位计、pH电极和压力表连接，以用于采集这三个传感器的数据并加以储存。
根据本实用新型，所述导泥板的中间下凹形成弧状凹槽，其下端通向布氏漏斗的内侧边缘的中部。优选的，所述导泥板的底部与布氏漏斗的边缘相吻合。
根据本实用新型，所述集成多功能系统包括数据采集模块、可视化信息显示系统和数据储存模块，其中：
所述数据采集模块用于采集来自所述液位计、pH电极和压力表所监测的数据；
所述可视化信息显示系统用于实时显示所述液位计、pH电极和压力表采集的数据；
所述数据储存模块则用于储存所述数据采集模块采集的数据。
根据本实用新型的优选实施例，所述可视化显示系统包括通信模块、控制模块、监控模块、操作按钮模块、显示屏驱动模块和显示屏，其中：
所述通信模块用于连接所述数据采集模块和数据储存模块；
所述控制模块用于通过通信模块调取所述数据储存模块中的数据结果，并将数据传递给监控模块；
所述监控模块用于接收来自所述通信模块的数据，并通过显示驱动模块在显示屏上实时显示采集自所述液位计、pH电极和压力表的数据；
所述操作按钮模块用于控制所述集成多功能系统的开关以及污泥比阻测量实验的启停。
进一步的，所述控制模块与所述真空泵连接，用于实时接收所述操作按钮模块的操作指令来控制真空泵的开关，以及根据监控模块的反馈及时调节真空泵的抽滤压力。
进一步的，所述操作按钮模块包括两个操作按钮，分别用于控制所述集成多功能系统的开关以及污泥比阻测量实验的启停。
根据本实用新型的优选实施例，所述显示驱动模块控制所述显示屏的不同区域显示不同测量参数的实时数据，所述显示的测量参数包括液面高度、实时体积、pH值、时间、以及真空泵压力。
本实用新型具有以下有益效果：
1、污泥中加入不同的药剂会导致比阻值不同，效果好的药剂可以使得比阻值降低，更易脱水，因而本实用新型的多功能一体化污泥比阻测量装置可以用于指导工程实践中污泥脱水药剂的比选。
2、装置中导泥板的设置，可以有效防止往布氏漏斗中倒入泥浆时由于倾倒速度过快引起的泥浆液体飞溅，从而避免泥浆总质量的损失而影响实验结果。
3、集成多功能系统的设置可以在很大程度上取代人工观察和记录等操作，不仅省时省力，而且可靠性和准确性更佳。
4、装置中设置有pH电极，用于检测滤液的pH值，这主要是为了测试污泥脱水药剂的添加所可能引发的尾水水质问题，比如某些碱性固化剂的添加会导致尾水pH急剧上升，当超过合理范围就不适用某些环保要求高的污泥处理工程了。
附图说明
图1为本实用新型的多用途一体化污泥比阻测量装置的示意图。
图2为图1中导泥槽的结构示意图。
图3为集成多功能系统的模块构成示意图。
图号说明：
1-底座；2-固定支架；3-量筒；4-真空泵；5-集成多功能系统；6-烧杯；7-布氏漏斗；8-导泥板；9-橡胶塞；10-排液阀；11-pH电极；12-液位计；13-压力表；14-导液管；15-导线；16-软管；17-操作按钮；31-量筒上部开口；32-量筒下部开口。
100-可视化信息显示系统；110-控制模块；120-显示屏；130-操作按钮模块；140-显示屏驱动模块；150-通信模块；160-监控模块；200-数据采集模块；300-数据储存模块。
具体实施方式
下面结合附图，以具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的描述。应理解，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
实施例1
如图1所示，本实用新型的多功能一体化污泥比阻测量装置包括底座1，固定于底座1上的固定支架2，放置于底座1上并通过固定支架2固定的量筒3，放置于底座1上的真空泵4和集成多功能系统5，放置于底座1下方的烧杯6，设置于量筒5上端的布氏漏斗7，以及上端通过固定支架2固定、下端伸入布氏漏斗7内的导泥板8，其中：
所述布氏漏斗7通过橡胶塞9与所述量筒3的上端开口密闭连接；所述量筒3设有底部出口31并通过导液管14连接至烧杯6，所述底部出口31上设有排液阀10，以用于控制滤液的排放；所述量筒3还设有上部开口32；所述量筒3的外部设有液位计12，所述烧杯6内设有pH电极11，所述真空泵4上设有压力表13，该压力表13通过软管16与量筒3的上部出口32密闭连接，所述集成多功能系统5分别通过导线15与所述液位计12、pH电极11和压力表13连接，以用于采集这三个传感器的数据。
所述液位计12的主要作用是测量量筒3内滤液的体积变化量，所述pH电极11用于检测滤液的pH值，所述压力表13则用于检测抽滤的压力值。当试验开始后的适当时间，例如60s内，排液阀10处于关闭状态；待试验后期量筒3内的滤液体积稳定一段时间后，打开排液阀10，滤液沿导液管14进入烧杯6中，此时开始通过pH电极11测量滤液的pH值。测量滤液的pH值是为了测试污泥中脱水药剂的添加所可能引发的尾水水质问题，避免引发新的水污染问题。
所述集成多功能系统5上设置有操作按钮17，所述操作按钮17有两个，分别用于控制集成多功能系统5的开关以及污泥比阻测量实验的启停。
本实施例中，所述导液管14可选用普通PVC塑料管，柔软且弯曲性较好。所述固定支架2包括底板和固定于底板上的主杆，固定支架2的材质优选为不锈钢材质。
如图2所示，所述导泥板8的中间下凹形成弧状凹槽81，其下端通向布氏漏斗7的内侧边缘的中部，其主要作用是防止泥浆快速倒入布氏漏斗7时出现飞溅的现象，以避免泥浆总量减少而影响试验结果的精确性。优选的，所述导泥板8的底部与布氏漏斗7的边缘相吻合。所述导泥板8的材质宜选用塑料或金属薄板，以使其可以适当调整弯折的角度，以适应污泥倾倒的需要。
本实施例中，所述软管16宜采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)材质，具有硬度范围宽、耐磨、透明、弹性好和环保的优点，且软管的布置路线较短、无明显折角，以有效保证装置的气密性。
如图3所示，所述集成多功能系统5包括数据采集模块200、可视化信息显示系统100、以及数据储存模块300，其中，所述数据采集模块200用于采集来自三个传感器(液位计12、pH电极11和压力表13)所监测的数据，所述可视化信息显示系统100用于实时显示所述液位计12、pH电极11和压力表13的示数；所述数据储存模块300则用于储存来自数据采集模块200的数据。
优选的，所述可视化显示系统100包括通信模块150、控制模块110、监控模块160、操作按钮模块130、显示屏驱动模块140和显示屏120，其中：
所述通信模块150用于连接所述数据采集模块200和数据储存模块300，所述通信模块150可根据数据类型将各传感器的监测数据转换成集成多功能系统5可视化所需的数据结构形式以进行储存。
所述控制模块110根据监控模块160所需数据可通过通信模块150调取所述数据储存模块300中所对应的数据结果，并将数据传递给监控模块160。同时，所述控制模块110与真空泵4进行连接，可实时接收所述操作按钮模块130的操作指令来控制真空泵4的开关，以及根据监控模块160的反馈及时调节真空泵4的抽滤压力。
所述监控模块160根据上述控制传递的实时数据可通过显示驱动模块140在显示屏120上实时显示各传感器的示数(液面高度、pH和真空泵压力)，并在显示屏120上绘制液面高度和真空泵压力的时程变化。同时，对监控模块160进行编程：一是当液面高度开始出现示数变化时，即开始将实验的污泥倾倒于布氏漏斗7中，并开始计时；适当时间，例如60s后，监控模块160向控制模块110发送指令打开真空泵4开始抽滤，以防止未完全倾倒实验的污泥就开始抽滤；二是根据真空泵4的压力的实时变化，调节真空泵的抽滤压力与板框压滤机的压力值相同，允许压力误差为1％以内，同时，当压力数据达到破真空压力阈值时，监控模块160向控制模块110发送指令关闭真空泵4，并结束本次测量的数据记录。
所述显示驱动模块140控制显示屏120的不同区域显示不同测量参数的实时数据。所述显示的测量参数包括液面高度、实时体积、pH值、时间、以及真空泵压力。
所述集成多功能系统5连接有直流电源模块，依靠直流电源给整个系统供电，其中直流电源的电压为220V。
进一步的，所述集成多功能系统9上可显示量筒5内滤液体积随时间的变化过程。当滤液进入底座1下层的烧杯8时，用手轻轻摇动pH电极12，集成多功能系统9便可自动测量并显示烧杯8中滤液的pH值，智能化的测量与记录装置，很大程度上提高了污泥比阻试验的可操作性与准确性。
使用本实施例的多功能一体化污泥比阻测量装置测定污泥比阻的方法如下：
(1)使用上述多功能一体化污泥比阻测量装置进行以下操作：
取滤纸贴在布氏漏斗7的底部，用水浸湿，短暂开启真空泵4，使滤纸盖住漏斗7的所有小孔，保证贴合紧密；然后调整好导泥板8的位置，将需实验的污泥量，例如200mL，沿导泥板8的弧形凹槽81全部倒入布氏漏斗7中；随后开启真空泵4，调节真空压力与板框压滤机的压力值相同，在该压力下进行定压抽滤；然后启动计时，并记下启动时量筒3内的滤液体积变化量；持续抽滤至布氏漏斗7中的泥饼真空破坏，关闭真空泵4，并停止记录；如真空长时间不破坏，则过滤至15min后即可停止。
(2)测定并记录以下实验基本参数：
实验前测定污泥的含水率，求出其固体浓度Ci(g滤饼干重/mL滤液)；
实验结束后测定滤饼的含水率，并计算单位体积滤液的含固量Cf(g滤饼干重/mL滤液)；
实验真空度(mmHg)，实验时间(s)，量筒内滤液的变化量V＝V′-V0(mL)；
(3)通过以下步骤计算得到污泥比阻值：
求t/V(s/mL)，并以t/V为纵坐标，V为横坐标作图，两者呈线性关系，求得斜率b，b＝tanθ；θ为斜线夹角。
根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C(g滤饼干重/mL滤液)，
最后计算得到污泥比阻值α，
式中：p为过滤压力(g/cm2)；F为过滤面积(cm2)；μ为滤液粘度(g/cm·s)。
应用实施例1
按照上述实施例1的测定污泥比阻的方法，对于含固率为4.58％的泥浆，当加入的药剂密度为1‰时，pH值为7.76，计算所得污泥比阻为5.31×108；当加入的药剂密度为0.8‰时，不破真空，pH值为7.79，计算所得污泥比阻为3.93×108；当加入的药剂密度为0.6‰时，不破真空，pH值为7.72，计算所得污泥比阻为4.87×108；当加入的药剂密度为0时，不破真空，pH值为7.96，计算所得污泥比阻为8.73×109。
根据实验结果，加入的药剂密度为0.8‰时效果最好，并且，根据pH值可知，不会引起尾水水质的问题。
应用实施例2
按照上述实施例1的测定污泥比阻的方法，对于含固率为17.8％的泥浆，当加入的药剂密度为0.6‰时，pH值为7.83，计算所得污泥比阻为8.49×108；当加入的药剂密度为0.4‰时，pH值为7.62，计算所得污泥比阻为1.19×109；当加入的药剂密度为0.3‰时，pH值为7.57，计算所得污泥比阻为3.05×109。
根据实验结果，加入的药剂密度为0.4‰时效果最好，并且，根据pH值可知，不会引起尾水水质的问题。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种多功能一体化污泥比阻测量装置，其特征在于，所述污泥比阻测量装置包括底座，固定于底座上的固定支架，放置于底座上并通过固定支架固定的量筒，放置于底座上的真空泵和集成多功能系统，放置于底座下方的烧杯，设置于量筒上端的布氏漏斗，以及上端通过固定支架固定、下端伸入布氏漏斗内的导泥板，其中：
所述布氏漏斗通过橡胶塞与所述量筒的上端开口密闭连接；所述量筒设有底部出口并通过导液管连接至烧杯，所述底部出口上设有排液阀，以用于控制滤液的排放；所述量筒还设有上部开口；所述量筒的外部设有液位计，所述烧杯内设有pH电极，所述真空泵上设有压力表，该压力表通过软管与量筒的上部出口密闭连接；所述集成多功能系统分别通过导线与所述液位计、pH电极和压力表连接，以用于采集这三个传感器的数据并加以储存。
2.根据权利要求1所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述导泥板的中间下凹形成弧状凹槽，其下端通向布氏漏斗的内侧边缘的中部。
3.根据权利要求2所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述导泥板的底部与布氏漏斗的边缘相吻合。
4.根据权利要求1所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述集成多功能系统包括数据采集模块、可视化信息显示系统和数据储存模块，其中：
所述数据采集模块用于采集来自所述液位计、pH电极和压力表所监测的数据；
所述可视化信息显示系统用于实时显示所述液位计、pH电极和压力表采集的数据；
所述数据储存模块则用于储存所述数据采集模块采集的数据。
5.根据权利要求4所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述可视化信息显示系统包括通信模块、控制模块、监控模块、操作按钮模块、显示屏驱动模块和显示屏，其中：
所述通信模块用于连接所述数据采集模块和数据储存模块；
所述控制模块用于通过通信模块调取所述数据储存模块中的数据结果，并将数据传递给监控模块；
所述监控模块用于接收来自所述通信模块的数据，并通过显示驱动模块在显示屏上实时显示采集自所述液位计、pH电极和压力表的数据；
所述操作按钮模块用于控制所述集成多功能系统的开关以及污泥比阻测量实验的启停。
6.根据权利要求5所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述控制模块与所述真空泵连接，用于实时接收所述操作按钮模块的操作指令来控制真空泵的开关，以及根据监控模块的反馈及时调节真空泵的抽滤压力。
7.根据权利要求5所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述操作按钮模块包括两个操作按钮，分别用于控制所述集成多功能系统的开关以及污泥比阻测量实验的启动。
8.根据权利要求5所述的污泥比阻测量装置，其特征在于，所述显示驱动模块控制所述显示屏的不同区域显示不同测量参数的实时数据，所述显示的测量参数包括液面高度、实时体积、pH值、时间、以及真空泵压力。
Priority Applications (2)
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