污泥含水率是污水處理、污泥處理過程中的重要指標(biāo)，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(zhì)量與污泥初始質(zhì)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(zhǔn)確而快速地得到污泥含水率方面已經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)重量法的測量結(jié)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(fēng)干燥箱，恒平電子天平(JA2003)，箱式電阻爐(SX-4-10)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)重量法

用已恒重為m1 的蒸發(fā)皿稱取經(jīng)搗碎均勻的污泥樣品用電子天平稱取約20 g，該樣品準(zhǔn)確稱至0.001 g 記為m。放入105 ℃鼓風(fēng)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(fù)多次，直至恒重記為m2。污泥中含水率ω 的數(shù)值，以%表示。

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(shè)置一定加熱溫度(如130 ℃、160 ℃、180 ℃、200 ℃)，在樣品盤上放置一定質(zhì)量(約1g、3 g、5 g、10 g)的污泥，合上加熱系統(tǒng)進行測定，直到測定儀顯示含水率測量結(jié)果和測試時間。

2 含水率測量結(jié)果與討論

污泥樣品取自北京市昌平區(qū)某污水處理廠脫水后污泥。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)重量法測量結(jié)果

取3 份污泥樣品，均約20 g，做平行實驗。對測量結(jié)果取平均值，污泥含水率為89.3 %。測試時間為4~5 小時。

2.2 樣品質(zhì)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(zhì)量的污泥，在設(shè)定不同加熱溫度下含水率的測量結(jié)果，并與標(biāo)準(zhǔn)重量法測量結(jié)果進行比較?？梢钥闯?，樣品質(zhì)量較小時(約1 g、3 g、5 g)，含水率的測量結(jié)果波動較大，與標(biāo)準(zhǔn)重量法測量結(jié)果的相對誤差較大。隨著樣品質(zhì)量的增加，測量結(jié)果的波動逐漸變小，當(dāng)樣品質(zhì)量增加至約10 g 時，不同溫度下測得的含水率與標(biāo)準(zhǔn)重量法測量結(jié)果十分接近。選擇樣品質(zhì)量約10 g 的測量結(jié)果做進一步分析。當(dāng)樣品質(zhì)量為約10 g 時，不同加熱溫度下含水率測量結(jié)果、同標(biāo)準(zhǔn)重量法測量值的相對誤差以及測試時間?？梢钥闯觯诩訜釡囟葹?30~180 ℃條件下，含水率的測量值與標(biāo)準(zhǔn)重量法測量值十分接近，相對誤差為0.5 %左右；當(dāng)溫度上升至200℃，相對誤差達1.0 %。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(zhì)量為約10 g、 樣品形狀為整塊的污泥，設(shè)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(jié)果進行比較。可以看出，樣品形狀對測量結(jié)果有一定影響，當(dāng)污泥為整塊時，含水率測量結(jié)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(jié)果更為準(zhǔn)確，應(yīng)當(dāng)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(jié)中3 份用標(biāo)準(zhǔn)重量法測量完含水率的污泥樣品繼續(xù)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(fā)皿加恒重后污泥樣品質(zhì)量，并將此數(shù)值替代1.2 節(jié)中公式(1)中的m2(105 ℃時測量值)，計算對應(yīng)條件下測得的含水率，所有測量計算結(jié)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(jié)果表明，溫度升至180 ℃，相對誤差僅有0.37 %；溫度升至200 ℃，相對誤差達1.1 %。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(zhì)量。根據(jù)測量值計算不同溫度段的有機物占總有機物質(zhì)量的比例?？梢钥闯?，溫度段105~180 ℃對應(yīng)的有機物占總有機物質(zhì)量的比例僅為4.0 %，溫度段180~550 ℃對應(yīng)的有機物占總有機物含量達到96.0 %。因此，當(dāng)污泥含水率較高(例如≥80 %)時，如果將奧豪斯水分測定儀溫度設(shè)置為180 ℃進行測量，把測量值與標(biāo)準(zhǔn)重量法得到的結(jié)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(dāng)不考慮儀器誤差時，可以根據(jù)污泥含水率、有機物含量以及溫度段105~180 ℃對應(yīng)的有機物占總有機物質(zhì)量的比例來預(yù)估鹵素快速水分測定儀在加熱溫度設(shè)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(yù)估值；ω——標(biāo)準(zhǔn)重量法測得污泥含水率；α——污泥有機物含量；φ——105~180 ℃對應(yīng)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(jù)公式(2)得到的快速測量預(yù)估值，其中假定α=50 %，φ=4 %?？梢钥闯?，污泥含水率較低時，采用快速測量法的預(yù)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(yù)估值與污泥含水率的實際值越來越接近，當(dāng)含水率為80.0 %時，預(yù)估值為80.4 %，相對誤差僅為0.5 %。計算數(shù)據(jù)表明，當(dāng)污泥含水率≥80 %時，選擇180 ℃加熱，快速

測量污泥含水率是可行的；當(dāng)污泥含水率較低(例如≤50 %)時，則可以根據(jù)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(jié)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(jié)論：取污泥樣品質(zhì)量為約10 g，設(shè)置加熱溫度為180 ℃，使用鹵素快速水分測定儀能夠快速、準(zhǔn)確地測量污泥含水率。測試時間約24 min，遠小于標(biāo)準(zhǔn)重量法的測試時間4~5 小時；同標(biāo)準(zhǔn)重量法測量值的相對誤差為0.48 %。

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