一種汙泥比阻的測量裝置及方法
2023-09-18 23:51:40 4
專利名稱：一種汙泥比阻的測量裝置及方法
技術領域：
本發明涉及造紙汙泥處理技術領域，特別涉及一種汙泥比阻的測量裝置及方法。
背景技術：
造紙汙泥的綜合利用主要有土地利用、熱量回收利用和建材利用。經過充分腐熟的造紙汙泥含有較多的有機質，含有一定量的N、P、K肥效，腐熟後的纖維、木素等有助於改善土壤離子交換水平，填料中的鈣可很好改善酸性土壤，有著良好的土地利用價值。幹汙泥熱值在200(T3000Kcal/kg之間，可作為燃料焚燒進行熱量回收利用，其無機部分可作為水泥、磚等建材的原料，還可進行造紙填料的回收。可見造紙汙泥含有的固體成分具有良好的、廣泛的利用價值。但由於其難以脫水的特性，目前壓濾脫水後的泥餅仍含有高達7(Γ80%的大量水分，其利用價值遠不能補償利用前的乾燥脫水成本，因而阻礙了各種綜合利用途徑的實際應用。所以造紙汙泥的低成本脫水是各種處置和利用方法的關鍵技術支撐，是造紙汙泥價值回收利用的經濟可行性保障。而要實現低成本提高汙泥幹度，首先必須對汙泥的水分特性進行測量，實驗及評價調質劑的選擇性及其效果，制定原料汙泥的調質工藝，由於我國造紙企業地域分布較廣，所用的造紙原料和製漿工藝差別也較大，因此產生的造紙汙泥特性也不盡相同。因此建立造紙汙泥特性的檢測系統，為不同的造紙汙泥資源化利用提供各自適宜的途徑是非常必要的。實現造紙汙泥應用和處理過程中的定量分析和檢測，並為應用造紙汙泥提供標準化的技術指標，為低成本處理造 紙汙泥、資源化利用造紙汙泥提供重要的研究手段。現有測量汙泥水分的方法，是將汙泥中的水分分為自由水、束縛水，較詳細的一種水形態劃分方法是將汙泥中的水分劃分為自由水、間隙水、吸附水和結合水四形態。但這種劃分目前沒有定量測定方法，因此在大多對水分的定量測定中簡單將汙泥中的水分劃分為自由水和束縛水。針對汙泥脫水過程的固液分離特性，研究者們採用低溫乾燥、膨脹計、DTA (differential thermal analysis)和 DSC (differential scanning calorimetry)等方法，測定汙泥中的束縛水含量，從汙泥中水分特徵的角度進行了深入的研究。Clegg用DSC法測出了汙泥中難以用機械力去除的自由水含量。這些測定方法，都需要在實驗室利用複雜的過程來測定，並且測量出來的結果，對實際汙泥處理難以起到生產指導作用，只能作為一種研究手段加以利用，而現有測量汙泥比阻的方法是在一定壓力下，單位過濾面積上單位乾重的濾餅所具有的阻力。它在數值上等於黏滯度為I時，濾液通過單位質量的濾餅產生單位濾液流率所需要的壓差。比阻的大小一般採用布氏漏鬥通過測定汙泥濾液濾過介質的速率快慢來
21) 4_ h
確定，即E =」一 二其中，需在實驗條件下求出斜率b和ω。b可在定壓下通過測定一
β ω，
系列的t_V數據，用圖解法求取，ω按下式計算
ω= r^r χ1°3式中，Ctl為汙泥含固率(％)，Cb為泥餅含固率(％)，ω為濾布單位體積的濾液在過濾介質上截流的濾餅乾固體質量(kg/m3)。將所得的b、ω代入公式=即可求出比阻R。在國際單位制(SI)中，
Li CO
比阻的單位為m/kg或cm/g ;在CGS制中，比阻的單位為s2/g。而針對汙泥比阻的測量裝置，一般是通過抽真空過濾汙泥，獲得上述數據從而計算比阻值。然而，利用真空抽取水分，與實際處理汙泥的方法不同，實際生產中，處理汙泥常用壓濾方法，因而利用真空抽取水分的方法反映的汙泥比阻值與實際生產偏差較大，同時由於汙泥中的雜質較多，濾餅層易產生漏氣，從而影響真空度，造成測量值的偏差增大。
因此，有必要尋求一種簡單易行的方法，與常用汙泥濾水方法可相結合的測量方法，來測量汙泥在不同工況下的水分，用以表徵汙泥水分各形態含量，並形成標準化，針對不同汙泥進行標準化的比較，為汙泥處理提供標準化的依據。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種結構簡單且可應用於工業生產的汙泥比阻的測量裝置。本發明的另一目的在於提供一種通過上述裝置實現的汙泥比阻的測量方法。本發明的技術方案為一種汙泥比阻的測量裝置，包括脫水容器、油缸、壓頭、汙泥流量計和水流量計，脫水容器內設置濾布，壓頭設於脫水容器內，壓頭的頂部與油缸連接，油缸外接液壓系統，與脫水容器的汙泥進口端連接的汙泥管道上設有汙泥流量計，與脫水容器的濾液出口端連接的濾液管道上設有水流量計。所述汙泥管道上還設有汙泥閥門，濾液管道上還設有濾液閥門。所述濾液管道的末端外接濾液收集罐。所述脫水容器機架和脫水罐，脫水罐固定於機架上，脫水罐上部為中空的圓罐結構，脫水罐下部為倒錐形的漏鬥結構；濾布設於圓罐結構的底部，壓頭設於圓罐結構內的濾布上方。所述汙泥進口端設於圓罐結構的側壁上，濾液出口端設於漏鬥結構的底部。所述油缸、汙泥流量計和水流量計分別外接控制器，可由控制器控制油缸的動作，同時記錄汙泥流量計和水流量計的讀數。本汙泥比阻的測量裝置使用時，其原理是造紙汙泥通過汙泥管道送至脫水容器內，油缸控制壓頭對汙泥進行擠壓脫水，測量計算造紙汙泥在脫水過程中濾液流量與脫水時間形成的線性方程，並計算所得到的濾餅的泥餅含固量，從而計算造紙汙泥的汙泥比阻。通過設置油缸壓力的設定值，該裝置可應用於低壓脫水、中壓脫水和高壓脫水。本發明通過上述裝置實現一種汙泥比阻的測量方法，包括以下步驟(I)在脫水容器中放入濾布，汙泥管道通過汙泥進口端向脫水容器中通入汙泥；(2)汙泥在脫水容器中靠重力過濾，濾液由濾液管道排出，持續時間h，然後通過水流量計記錄濾液體積，記為V。；
(3)啟動油缸，待油缸壓力達到設定值時，通過水流量計記錄濾液體積V1,(4)油缸驅動壓頭下壓，壓頭擠壓脫水容器內的汙泥，每隔時間t2記錄一次濾液體積，記為V』 ;(5)過濾完成後，將得到的濾餅放入烘箱，在105°C的溫度下烘乾，測量泥餅含固率Cb，然後通過以下公式計算濾餅乾固體質量
權利要求
1.一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，包括脫水容器、油缸、壓頭、汙泥流量計和水流量計，脫水容器內設置濾布，壓頭設於脫水容器內，壓頭的頂部與油缸連接，油缸外接液壓系統，與脫水容器的汙泥進口端連接的汙泥管道上設有汙泥流量計，與脫水容器的濾液出口端連接的濾液管道上設有水流量計。
2.根據權利要求1所述一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，所述汙泥管道上還設有汙泥閥門，濾液管道上還設有濾液閥門。
3.根據權利要求1所述一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，所述濾液管道的末端外接濾液收集罐。
4.根據權利要求1所述一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，所述脫水容器機架和脫水罐，脫水罐固定於機架上，脫水罐上部為中空的圓罐結構，脫水罐下部為倒錐形的漏鬥結構；濾布設於圓罐結構的底部，壓頭設於圓罐結構內的濾布上方。
5.根據權利要求4所述一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，所述汙泥進口端設於圓罐結構的側壁上，濾液出口端設於漏鬥結構的底部。
6.根據權利要求1所述一種汙泥比阻的測量裝置，其特徵在於，所述油缸、汙泥流量計和水流量計分別外接控制器。
7.根據權利要求1飛任一項所述裝置實現一種汙泥比阻的測量方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)在脫水容器中放入濾布，汙泥管道通過汙泥進口端向脫水容器中通入汙泥； (2)汙泥在脫水容器中靠重力過濾，濾液由濾液管道排出，持續時間A，然後通過水流量計記錄濾液體積，記為V。； (3)啟動油缸，待油缸壓力達到設定值時，通過水流量計記錄濾液體積V1, (4)油缸驅動壓頭下壓，壓頭擠壓脫水容器內的汙泥，每隔時間t2記錄一次濾液體積，記為V』 ; (5)過濾完成後，將得到的濾餅放入烘箱，在105°C的溫度下烘乾，測量泥餅含固率Cb，然後通過以下公式計算濾餅乾固體質量
8.根據權利要求7所述一種汙泥比阻的測量方法，其特徵在於，所述濾布是直徑為7cm的300目濾布。
9.根據權利要求7所述一種汙泥比阻的測量方法，其特徵在於，所述油缸壓力的設定值為標準低壓IMpa、標準中壓3MPa或標準高壓6MPa ;步驟(5)中過濾完成的時間為2h。
10.根據權利要求7所述一種汙泥比阻的測量方法，其特徵在於，所述h為Imin；t2為5s、IOs 或 15s0·
全文摘要
本發明公開一種汙泥比阻的測量裝置及方法，其裝置包括脫水容器、油缸、壓頭、汙泥流量計和水流量計，脫水容器內設置濾布，壓頭設於脫水容器內，壓頭頂部與油缸連接，與脫水容器的汙泥進口端連接的汙泥管道上設有汙泥流量計，與脫水容器的濾液出口端連接的濾液管道上設有水流量計；其方法是汙泥通過汙泥管道送至脫水容器內，油缸控制壓頭對汙泥進行擠壓脫水，測量計算汙泥在脫水過程中濾液流量與脫水時間形成的線性方程，並計算泥餅含固量，從而計算汙泥比阻。本發明裝置結構簡單，無需在真空環境中進行汙泥脫水，其方法與工業生產中處理汙泥的方式相接近，因此可應用於工業生產，降低汙泥回收成本，同時為造紙汙泥提供標準化的技術指標。
文檔編號G01N5/04GK103063538SQ20121056003
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者朱小林, 李繼庚, 劉煥彬, 陶勁松, 張佔波, 黃運賢 申請人:華南理工大學