基于超声波传输技术的市政污泥水分的在线检测方法
Yan Zhang1, Zhichao Zheng1, Fudong Gong2
1School of Mechanical and Electrical Engineering, China Jiliang University, Hangzhou, 310018, China.
Journal of environmental management
|July 22, 2025
概括
这项研究引入了一种新的超声波方法,使用多变量混合回归 (MMR) 模型来准确,实时检测市政污泥中的水分含量 (MC). 这一创新优化了污泥脱水,并有效降低了处理成本.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 分析化学 分析化学
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 在城市污泥中准确的实时水分含量 (MC) 检测对于优化脱水过程和降低处理成本至关重要.
- 污泥的复杂物理和化学特性对传统的MC检测方法构成重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的,非破坏性的,高精度的在线方法,用于在城市污泥中检测MC.
- 将超声波传输与多变量混合回归 (MMR) 模型集成,以提高检测精度.
主要方法:
- 使用COMSOL模拟 (40kHz频率,8厘米容器距离) 优化了设备几何.
- 开发了一种具有自适应密度校正和温度补偿的实验装置,用于稳定,快速测量 (<15秒).
- 设计和评估了一个专门的MMR模型与多变量线性回归 (MLR) 和反向传播神经网络 (BPNN) 模型对比.
主要成果:
- 该MMR模型实现了卓越的性能,R2为0.978,MAE为1.901,RMSE为2.233.
- MMR模型显示了与MLR和BPNN相比的显著改善,R2增加了高达12.08%,MAE/RMSE减少了54%/56%以上.
- 用来自各种处理厂的30个污泥样本进行验证,证实了该模型的稳定性和通用性.
结论:
- 开发的基于超声波和MMR的方法提供了一个快速,准确和稳定的解决方案,用于在线检测市政污泥中的MC.
- 这项技术具有实时优化污泥脱水过程的巨大潜力.
- 这些发现为提高废水处理的效率和成本效益提供了有价值的工具.
