一種活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè)定裝置及測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)中的活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè)定裝置 及測(cè)定方法，屬于污水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性污泥法是城鎮(zhèn)污水生物處理中最傳統(tǒng)和重要的方法，污水處理過程的生產(chǎn)環(huán) 境條件多變且惡劣(比如進(jìn)水水質(zhì)的變化、氣候的變化、微生物種群的變化等），其處理效果 易受外界環(huán)境的干擾和影響，導(dǎo)致污水處理不能正常的進(jìn)行。比如活性污泥的沉降濃縮性 能會(huì)受到雨季污水組成變化的影響，這主要是因?yàn)槲勰嘀须x子強(qiáng)度的變化引起的，一旦二 沉池中的污泥沉降濃縮性能發(fā)生改變，有可能就會(huì)導(dǎo)致二沉池中的泥層變化和底部回流污 泥濃度的變化，最終的結(jié)果是會(huì)影響出水的SS(懸浮物濃度)值和曝氣池生物量的變化，因 此活性污泥的沉降濃縮性能是反應(yīng)活性污泥物理狀態(tài)的一個(gè)非常重要的綜合指標(biāo)。然而， 由于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)方法的限制，一般污水處理廠污泥沉降性能特征的確定往往通過批沉降 實(shí)驗(yàn)獲得，但是這種方法耗時(shí)長(zhǎng)，而且一天監(jiān)測(cè)一次，不能實(shí)時(shí)的反映活性污泥特性的變 化。因此為了連續(xù)地獲得二沉池中活性污泥的沉降濃縮特征和濃度的變化，就需要一個(gè)簡(jiǎn) 便的污泥沉降濃縮綜合性能的自動(dòng)分析系統(tǒng)，這對(duì)于污水處理廠的運(yùn)行優(yōu)化有重要的意 義。
[0003] 現(xiàn)有的污水處理廠通常采用人工方法通過批次沉降實(shí)驗(yàn)求得污泥容積指數(shù)SVI、 成層沉降速率Vzs的值，一方面此方法存在著人為操作和讀數(shù)的誤差，而且一天監(jiān)測(cè)一次，不 能實(shí)時(shí)的反映活性污泥特性的變化;另一方面監(jiān)測(cè)的指標(biāo)偏少并不能真實(shí)的很好的反應(yīng)活 性污泥的狀態(tài)。目前并無活性污泥的沉降濃縮綜合性能測(cè)定技術(shù)和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崟r(shí)、自動(dòng)測(cè)定活性污泥的沉降濃 縮綜合性能的活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè)定裝置及測(cè)定方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè) 定裝置，其特征在于：它包括一沉降柱，所述沉降柱包括一上層腔室和一下層腔室，在所述 上層腔室的底部設(shè)置一排水管，在所述下層腔室中設(shè)置一抽水栗，所述抽水栗的進(jìn)口與一 貫穿所述下層腔室的側(cè)壁的取樣管連接，所述抽水栗的出口與一伸入所述上層腔室的管路 連接;在所述下層腔室中設(shè)置一曝氣器，所述曝氣器通過一伸入所述上層腔室的氣管連接 一曝氣頭;在所述上層腔室的頂部設(shè)置一超聲波信號(hào)發(fā)射傳感器和一超聲波信號(hào)接收傳感 器，在所述上層腔室的中部設(shè)置一紅外光發(fā)射傳感器和一紅外光檢測(cè)器。
[0006]還包括一帶有數(shù)據(jù)采集卡的微型計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述超聲波信號(hào) 發(fā)射傳感器、超聲波信號(hào)接收傳感器、紅外光發(fā)射傳感器、紅外光檢測(cè)器電連接。
[0007]在所述取樣管和排水管上分別設(shè)置一閥門。
[0008]所述沉降柱的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
[0009] -種活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè)定方法，包括以下步驟：
[0010] 1)將取樣管與曝氣池的末端或二沉池的前端連接；
[0011] 2)利用抽水栗將一定量的污泥混合液栗入沉降柱的上層腔室中；
[0012] 3)啟動(dòng)曝氣器，對(duì)所取的樣品混合液進(jìn)行曝氣，使樣品混合液混勻；
[0013] 4)控制紅外光發(fā)射傳感器向樣品混合液發(fā)射紅外光，并實(shí)時(shí)采集及記錄紅外光檢 測(cè)器測(cè)得的樣品混合液的污泥濃度值MLSS;與此同時(shí)，控制超聲波信號(hào)發(fā)射傳感器向樣品 混合液持續(xù)發(fā)射超聲波，利用超聲波信號(hào)接收傳感器對(duì)經(jīng)過污泥上表面反射回來的超聲波 信號(hào)進(jìn)行接收，并記錄發(fā)射與接收信號(hào)的時(shí)間間隔At，由下式求得不同時(shí)刻的污泥層高 度：
[0014] H=H〇-h = H〇-l/2c Δ t
[0015] 式中，Η表示污泥層高度;Ho表示沉降柱中液面的高度;h表示沉降柱中的液面到污 泥上表面的距離;c表示超聲波的傳播速度；△ t表示超聲波信號(hào)從發(fā)射到被接收的時(shí)間；
[0016] 上述數(shù)據(jù)采集過程持續(xù)90min，每隔10s采集并計(jì)算出一個(gè)污泥層高度和污泥濃度 值；
[0017] 5)將步驟4)所獲得的數(shù)據(jù)處理成污泥沉降曲線；
[0018] 6)計(jì)算用于表征污泥沉降濃縮綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)。
[0019] 所述步驟6)中關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算方法如下：
[0020] ①污泥容積指數(shù)SVI值:數(shù)據(jù)采集卡采集到的沉降30min后的污泥層高度以SV30表 示，結(jié)合第一次采集到的污泥濃度值MLSSi以及沉降柱的體積Q，計(jì)算得到污泥容積指數(shù)SVI 值：
[0022] ②SSVI3.5值:根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)得到的普適性經(jīng)驗(yàn)公式SSVI3. 5 = 0.67SVI(3Q/10SV3〇 )°·6 求得SSVI3.5值；
[0023] ③成層沉降速率Vzs值:截取步驟5)得到的污泥沉降曲線上的第一個(gè)近似為直線的 部分作為成層沉降階段，在該部分上找到斜率最大的位置做切線，該切線的斜率就是成層 沉降速率Vzs值；
[0024] ④壓縮沉降速率VCS值:截取步驟5)得到的污泥沉降曲線的第二個(gè)近似為直線的部 分，取該部分的中點(diǎn)做切線，該切線的斜率就是壓縮沉降速率V CS值；
[0025] ⑤壓縮濃縮速率UCS值:通過實(shí)驗(yàn)得到的普適性經(jīng)驗(yàn)公式求得UCS值：
[0026] Ucs= (dXs)/dt = -15 · 593 (SVI ) (―?！?。8) [-3 · 171 ln(SVI )-1 · 8694]e ([-3.1711n(SVI)-1.8694]/t) j
[0027] 式中，^表示沉降柱底部的污泥濃度;e表示自然對(duì)數(shù);t表示時(shí)間；
[0028] ⑥極限污泥濃度Xoo值:通過實(shí)驗(yàn)得到的普適性經(jīng)驗(yàn)公式求得Xoo值：
[0029] Xs = 15 · 593 (SVI) (―0.408)e( [―3.1711n(SVI)-l 8694]/t)+66 · 023 (SVI) (―?.428)
[0030] 上式中，當(dāng)t取值為無窮大時(shí)，得到的Xs即為Xoo值。
[0031]完成關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量后，將樣品混合液通過排水管排出，然后利用抽水栗向沉降 柱的上層腔室中栗入清水，并啟動(dòng)曝氣器對(duì)上層腔室進(jìn)行清洗，清洗5min后將清水從排水 管排出。
[0032]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明測(cè)定裝置設(shè)置一包括 上層腔室和下層腔室的沉降柱，在下層腔室中設(shè)置用于將樣品混合液送入上層腔室的抽水 栗以及曝氣器，在上層腔室中設(shè)置用于測(cè)定污泥層高度的超聲波信號(hào)發(fā)射傳感器和超聲波 信號(hào)接收傳感器，以及用于測(cè)定污泥濃度值的紅外光發(fā)射傳感器和一紅外光檢測(cè)器，因此， 不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，而且測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確。2、本發(fā)明基于測(cè)量對(duì)樣品混合液的數(shù)據(jù) 測(cè)量和采集，進(jìn)一步計(jì)算獲得多個(gè)表征污泥沉降濃縮綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)，包括污泥容積 指數(shù)SVI值、SSVI 3.5值、成層沉降速率Vzs值、壓縮沉降速率VCS值、壓縮濃縮速率UCS值、極限污 泥濃度Xoo值等，因此本發(fā)明所獲取的性能參數(shù)更全面。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于采用各種活性 污泥法工藝的污水處理廠，可通過自動(dòng)取樣、實(shí)時(shí)分析來進(jìn)行污水生物處理過程中活性污 泥沉降濃縮綜合性能的實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)定。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明包括一呈圓筒形的沉降柱1，沉降柱1的內(nèi)部由一隔板2分隔為 上層腔室3和下層腔室4。在上層腔室3的底部設(shè)置一排水管5,在下層腔室4中設(shè)置一抽水栗 6,抽水栗6的進(jìn)口與一貫穿下層腔室4的側(cè)壁的取樣管7連接，抽水栗6的出口連接一貫穿隔 板2伸入上層腔室3的管路8。在下層腔室4的中心位置設(shè)置一曝氣器9,曝氣器9通過一貫穿 隔板2伸入上層腔室3的氣管連接一曝氣頭10。在上層腔室3的頂部設(shè)置一超聲波信號(hào)發(fā)射 傳感器11和一超聲波信號(hào)接收傳感器12,在上層腔室3的中部設(shè)置一紅外光發(fā)射傳感器13 和一紅外光檢測(cè)器14。本發(fā)明還包括一帶有數(shù)據(jù)采集卡15的微型計(jì)算機(jī)16,其中，數(shù)據(jù)采集 卡15與超聲波信號(hào)發(fā)射傳感器11、超聲波信號(hào)接收傳感器12、紅外光發(fā)射傳感器13、紅外光 檢測(cè)器14電連接。
[0036] 上述實(shí)施例中，可以在取樣管7和排水管5上分別設(shè)置一閥門（圖中未示出）。
[0037] 上述實(shí)施例中，沉降柱1的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，沉降柱1的尺寸為:直徑160mm，高度 800mm〇
[0038] 上述實(shí)施例中，連接曝氣頭10與曝氣器9的氣管采用軟管。
[0039] 基于上述測(cè)定裝置，本發(fā)明還提出了一種活性污泥沉降濃縮綜合性能測(cè)定方法， 包括以下步驟：
[0040] 1)將取樣管7與曝氣池的末端或二沉池的前端連接。
[0041] 2)利用抽水栗6將一定量的污水處理廠曝氣池的末端或二沉池的前端的污泥混合 液栗入沉降柱1的上層腔室3中。
[0042] 3)啟動(dòng)曝氣器9,對(duì)所取的樣品混合液進(jìn)行曝氣，曝氣時(shí)間為3min，使樣品混合液 充分混勻。
[0043] 4)控制紅外光發(fā)射傳感器13向樣品混合液發(fā)射紅外光，同時(shí)利用數(shù)據(jù)采集卡15實(shí) 時(shí)采集并記錄紅外光檢測(cè)器14測(cè)得的樣品混合液的污泥濃度值(MLSS);與此同時(shí)，控制超 聲波信號(hào)發(fā)射傳感器11向樣品混合液持續(xù)發(fā)射超聲波，利用超聲波信號(hào)接收傳感器12對(duì)經(jīng) 過污泥上表面反射回來的超聲波信號(hào)進(jìn)行接收，利用數(shù)據(jù)采