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Rapid and real-time detection of municipal sludge moisture content based on microwave reflection principle

waste DISPOSAL & SUSTAINABLE ENERGY 2024年第2期6卷 259-269页

作者： Zhang, Yan Jiao, Yanhong Li, Jun Deng, Long Rao, Binqi Xu, Hao Xu, Peng Hu, Lijiang Li, Chunping China Jiliang Univ Coll Mech & Elect Engn Hangzhou 310018 Peoples R China New Energy Engn & Automot Coll Huzhou Vocat & Tech Coll Huzhou 313099 Peoples R China Wuxi Univ Coll Elect & Informat Engn Wuxi 214105 Peoples R China Natl Inst Metrol Beijing 100029 Peoples R China China Jiliang Univ Coll Sci Hangzhou 310018 Peoples R China Anji Guoqian Environm Technol Co Ltd Huzhou 313300 Peoples R China Zhejiang Hongshi Environm Protect Co Ltd Jinhua 321100 Peoples R China

The moisture content (MC) of municipal sludge is the key factor affecting sludge treatment and disposal technologies, while the vast majority of existing measurement methods are off-line and time-consuming. To realize rapid online detection for the MC of sludge, a detection method based on the microwave reflection principle is proposed: experiments are carried out and the MC computation model of the sludge is derived using the resonant frequency and the permittivity (epsilon '\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\varepsilon{\prime}$$\end{document}). The results reveal that the detection accuracy of granular sludge with a thickness of 10 mm is higher. The theoretical model between the MC and the real part of epsilon '\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\varepsilon{\prime}$$\end{document} is developed, and the relationship between the resonant frequency and epsilon '\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\varepsilon{\prime}$$\end{document} is expressed by a cubic polynomial. The average error and the root mean square error (RMSE) of sludge are 2.06% and 2.49%, respectively. The prediction model for the MC of sludge is also given, and the determination coefficient and RMSE are 0.981 and 2.06%, respectively.

关键词： Municipal sludge Moisture content Resonator Real-time detection Resonant frequency waste-water treatment DIELECTRIC-PROPERTIES SEWAGE-SLUDGE SENSOR

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