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      利用奧豪斯水分測定儀快速測量污泥含水率


      污泥含水率是污水處理、污泥處理過程中的重要指標,目前通常采用CJ/T 221-2005《城市污水處理廠污泥檢驗方法》中的重量法進行測量。重量法是通過污泥烘干后的質量與污泥初始質量的比值進行計算,該方法操作簡單,但是耗費時間較長,不能快速、及時得到污泥的含水率。在選擇合適的方法準確而快速地得到污泥含水率方面已經進行了許多工作,本文選擇奧豪斯MB45水分測定儀,對污泥的含水率進行測量并與標準重量法的測量結果進行比較,進而分析了污泥含水率快速測量方法的合理性。
        1 含水率試驗儀器及測試方法
        1.1 主要儀器
       奧豪斯水分測定儀(MB45) , 電熱鼓風干燥箱,恒平電子天平(JA2003),箱式電阻爐(SX-4-10)。
        1.2 標準重量法
        用已恒重為m1 的蒸發皿稱取經搗碎均勻的污泥樣品用電子天平稱取約20 g,該樣品準確稱至0.001 g 記為m。放入105 ℃鼓風干燥箱中干燥2 h,取出放入干燥器中冷卻至室溫,稱重,反復多次,直至恒重記為m2。污泥中含水率ω 的數值,以%%u8868示。
        1.3 快速測量試驗方法
        按奧豪斯水分測定儀MB45型使用說明書設置一定加熱溫度(如130 ℃、160 ℃、180 ℃、200 ℃),在樣品盤上放置一定質量(約1g、3 g、5 g、10 g)的污泥,合上加熱系統進行測定,直到測定儀顯示含水率測量結果和測試時間。
        2 含水率測量結果與討論
        污泥樣品取自北京市昌平區某污水處理廠脫水后污泥。
        2.1 標準重量法測量結果
        取3 份污泥樣品,均約20 g,做平行實驗。對測量結果取平均值,污泥含水率為89.3 %%u3002測試時間為4~5 小時。
        2.2 樣品質量及加熱溫度對快速測量的影響
        采用快速測量試驗方法測量污泥的含水率。用電子天平JA2003型稱取不同質量的污泥,在設定不同加熱溫度下含水率的測量結果,并與標準重量法測量結果進行比較??梢钥闯?,樣品質量較小時(約1 g、3 g、5 g),含水率的測量結果波動較大,與標準重量法測量結果的相對誤差較大。隨著樣品質量的增加,測量結果的波動逐漸變小,當樣品質量增加至約10 g 時,不同溫度下測得的含水率與標準重量法測量結果十分接近。選擇樣品質量約10 g 的測量結果做進一步分析。當樣品質量為約10 g 時,不同加熱溫度下含水率測量結果、同標準重量法測量值的相對誤差以及測試時間??梢钥闯?,在加熱溫度為130~180 ℃條件下,含水率的測量值與標準重量法測量值十分接近,相對誤差為0.5 %%u5DE6右;當溫度上升至200℃,相對誤差達1.0 %%u3002測試時間表明,隨著加熱溫度的升高,測試時間明顯減少,至180 ℃降至1430 s,即約24 min;加熱溫度為200 ℃,測試時間略有回升。
        2.3 樣品形狀對快速測量的影響
        為了考察污泥樣品形狀對快速測量的影響,對質量為約10 g、    樣品形狀為整塊的污泥,設置加熱溫度為180 ℃進行了含水率的快速測量,并與前述樣品為均勻分散的測量結果進行比較??梢钥闯?,樣品形狀對測量結果有一定影響,當污泥為整塊時,含水率測量結果相對誤差較大,而且測試時間明顯增加。因此,為了縮短測量時間,并使測量結果更為準確,應當對放置的樣品先進行均勻分散處理。
        3 含水率快速測量方法合理性分析
        為了對污泥含水率快速測量方法的合理性進行分析,對2.1節中3 份用標準重量法測量完含水率的污泥樣品繼續進行加熱試驗。試驗時把烘箱依次升溫至130 ℃、160 ℃、180 ℃、200 ℃,記錄不同溫度下恒重后蒸發皿加恒重后污泥樣品質量,并將此數值替代1.2 節中公式(1)中的m2(105 ℃時測量值),計算對應條件下測得的含水率,所有測量計算結果取平均值。用烘箱測量的不同溫度下含水率及相對誤差。結果表明,溫度升至180 ℃,相對誤差僅有0.37 %%uFF1B溫度升至200 ℃,相對誤差達1.1 %%u3002這與奧豪斯MB45水分測定儀的測量值趨勢一致。再將200 ℃烘完的3 份樣品放入箱式電阻爐,升溫至550 ℃測量總有機物質量。根據測量值計算不同溫度段的有機物占總有機物質量的比例??梢钥闯?,溫度段105~180 ℃對應的有機物占總有機物質量的比例僅為4.0 %%uFF0C溫度段180~550 ℃對應的有機物占總有機物含量達到96.0 %%u3002因此,當污泥含水率較高(例如≥80 %)%u65F6,如果將奧豪斯水分測定儀溫度設置為180 ℃進行測量,把測量值與標準重量法得到的結果比較,相對誤差就會很小,這說明含水率快速測量方法是合理的。當不考慮儀器誤差時,可以根據污泥含水率、有機物含量以及溫度段105~180 ℃對應的有機物占總有機物質量的比例來預估鹵素快速水分測定儀在加熱溫度設置為180 ℃時含水率的測量值,計算方法如公式(2)。
      ωg=ω (1-ω)αφ (2)式中:ωg——鹵素快速水分測定儀測量污泥含水率的預估值;ω——標準重量法測得污泥含水率;α——污泥有機物含量;φ——105~180 ℃對應有機物在總有機物中占比。對不同含水率的污泥,表5 給出了根據公式(2)得到的快速測量預估值,其中假定α=50 %%uFF0Cφ=4 %%u3002可以看出,污泥含水率較低時,采用快速測量法的預估值相對誤差較大;隨著污泥含水率的增加,快速測量法的預估值與污泥含水率的實際值越來越接近,當含水率為80.0 %%u65F6,預估值為80.4 %%uFF0C相對誤差僅為0.5 %%u3002計算數據表明,當污泥含水率≥80 %%u65F6,選擇180 ℃加熱,快速
      測量污泥含水率是可行的;當污泥含水率較低(例如≤50 %)%u65F6,則可以根據實際需要,在滿足誤差要求的前提下,選擇使用快速測量法。
        4 結論
        通過對污泥含水率快速測量方法的試驗研究和計算分析,得到以下結論:取污泥樣品質量為約10 g,設置加熱溫度為180 ℃,使用鹵素快速水分測定儀能夠快速、準確地測量污泥含水率。測試時間約24 min,遠小于標準重量法的測試時間4~5 小時;同標準重量法測量值的相對誤差為0.48 %%u3002



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