專利名稱：一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
污水處理中應(yīng)用微生物降解有機(jī)物、氨氮等污染物，在污染物降解的過(guò)程中，微生物增長(zhǎng)。隨著對(duì)微生物處理污水的研究深入，微生物動(dòng)力學(xué)模型被引入到水處理中，形成了一套包括了生物去除有機(jī)物、氨氮、磷和微生物自溶等過(guò)程的活性污泥動(dòng)力學(xué)模型?；钚晕?泥數(shù)學(xué)模型已成為現(xiàn)在污水處理廠設(shè)計(jì)和操作運(yùn)行中不可或缺的重要內(nèi)容。但是在實(shí)際運(yùn)用中對(duì)于不同污水廠中的微生物的動(dòng)力學(xué)參數(shù)定量是模型準(zhǔn)確運(yùn)用的前提。而對(duì)于自養(yǎng)微生物，由于生長(zhǎng)緩慢，用現(xiàn)有的方法測(cè)算其動(dòng)力學(xué)參數(shù)的常常耗時(shí)很長(zhǎng)，使自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)失去了及時(shí)控制污水處理過(guò)程運(yùn)行條件的意義。而且在一些測(cè)試方法中，需要用氨氮或者硝氮濃度作為直接測(cè)量參數(shù)，用其來(lái)計(jì)算自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)，這樣的方法需要大量的測(cè)試水質(zhì)參數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置以及利用該裝置來(lái)進(jìn)行自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試的方法，通過(guò)控制計(jì)算軟件，克服自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)、操作不方便的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)，通過(guò)簡(jiǎn)易的操作便能獲得相關(guān)參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置，包括反應(yīng)室，及與反應(yīng)室頂壁通過(guò)電動(dòng)閥2連通的污泥罐，所述反應(yīng)室罐體周壁設(shè)置有水浴循環(huán)系統(tǒng)；沿所述反應(yīng)室頂壁設(shè)置有延伸至反應(yīng)室罐體底部的攪拌器，反應(yīng)室中分別設(shè)置有PH計(jì)、溶氧儀和液位計(jì)；所述反應(yīng)室底部設(shè)置有與曝氣泵連通的曝氣砂芯；所述電動(dòng)閥、攪拌器、PH計(jì)、溶氧儀和液位計(jì)分別與PLC控制箱相連，PLC控制箱分別連接曝氣泵和計(jì)算機(jī)。作為本發(fā)明裝置的改進(jìn)，進(jìn)一步的所述水浴循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在反應(yīng)室周壁的水浴室，水浴室通過(guò)提升泵與清水池連通構(gòu)成水浴回路，所述清水池與系統(tǒng)加熱機(jī)構(gòu)和制冷機(jī)構(gòu)相連。所述加熱機(jī)構(gòu)和制冷機(jī)構(gòu)包括半導(dǎo)體制冷片及溫度自控裝置。所述PH計(jì)和溶氧儀上分別設(shè)置有傳感器。本發(fā)明還公開了所述自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，該方法包括下述步驟I)開啟反應(yīng)室側(cè)壁的水浴循環(huán)系統(tǒng)，使水浴達(dá)到需要溫度；在空氣中對(duì)溶氧儀進(jìn)行校正，啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄功能；2)在污泥罐中加入提前曝氣數(shù)小時(shí)、且進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)的活性污泥，開啟電動(dòng)閥，污泥罐內(nèi)污泥混合液能重量自流進(jìn)入反應(yīng)室，通過(guò)與PLC控制箱相連的溶氧儀傳感器溶氧儀監(jiān)測(cè)反應(yīng)室內(nèi)溶解氧變化，測(cè)試相關(guān)參數(shù)；3)內(nèi)源呼吸好氧速率測(cè)試階段
利用PLC控制箱中的WinForm_DO_Meter軟件控制，打開曝氣泵向反應(yīng)室中曝氣使溶解氧上升到比較高的值，如7mg/L左右；關(guān)閉曝氣,活性污泥消耗溶解氧,使溶解氧濃度下降；可由此時(shí)溶解氧濃度-時(shí)間曲線的斜率求得內(nèi)源呼吸值OURm d^ = OURendt式中C——溶解氧濃度，mg/L ；t-時(shí)間，min;OURen-內(nèi)源呼吸耗氧速率，mg/ (L min)；4)氧氣傳質(zhì)系數(shù)測(cè)試階段打開曝氣泵，反應(yīng)室中活性污泥混合液中的溶解氧濃度上升，根據(jù)此時(shí)的溶解氧濃度變化曲線有
權(quán)利要求
1.一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置，包括反應(yīng)室(7)，及與反應(yīng)室(7)頂壁通過(guò)電動(dòng)閥(2)連通的污泥罐(I)，其特征在于所述反應(yīng)室(7)罐體周壁設(shè)置有水浴循環(huán)系統(tǒng)；沿所述反應(yīng)室(7)頂壁設(shè)置有延伸至反應(yīng)室(7)罐體底部的攪拌器(3)，反應(yīng)室(7)中分別設(shè)置有PH計(jì)(4)、溶氧儀(5)和液位計(jì)(6);所述反應(yīng)室(7)底部設(shè)置有與曝氣泵(11)連通的曝氣砂芯(9);所述電動(dòng)閥(2)、攪拌器(3)、PH計(jì)(4)、溶氧儀(5)和液位計(jì)(6)分別與PLC控制箱(13)相連，PLC控制箱(13)分別連接曝氣泵(11)和計(jì)算機(jī)(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述水浴循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在反應(yīng)室(7)周壁的水浴室(8)，水浴室(8)通過(guò)提升泵(12)與清水池(10)連通構(gòu)成水浴回路，所述清水池(10)與系統(tǒng)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述加熱機(jī)構(gòu)和制冷機(jī)構(gòu)包括半導(dǎo)體制冷片及溫度自控裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述所述PH計(jì)(4)和溶氧儀(5)上分別設(shè)置有傳感器。
5.一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括下述步驟 1)開啟反應(yīng)室(7)側(cè)壁的水浴循環(huán)系統(tǒng)，使水浴達(dá)到需要溫度；在空氣中對(duì)溶氧儀(5)進(jìn)行校正，啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄功能； 2)在污泥罐(I)中加入提前曝氣數(shù)小時(shí)、且進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)的活性污泥，開啟電動(dòng)閥(2)，污泥罐⑴內(nèi)污泥混合液能重量自流進(jìn)入反應(yīng)室(7)，通過(guò)與PLC控制箱(13)相連的溶氧儀(5)傳感器監(jiān)測(cè)反應(yīng)室(7)內(nèi)溶解氧變化，測(cè)試相關(guān)參數(shù)； 3)內(nèi)源呼吸好氧速率測(cè)試階段 利用PLC控制箱(13)中的WinForm_DO_Meter軟件控制，打開曝氣泵(11)向反應(yīng)室(7)中曝氣，使溶解氧上升到6-8mg/L ;關(guān)閉曝氣，活性污泥消耗溶解氧，使溶解氧濃度下降；由此時(shí)溶解氧濃度-時(shí)間曲線的斜率求得內(nèi)源呼吸值OURm -= OURenat 式中C-溶解氧濃度，mg/L ； t-時(shí)間，min ； OURen——內(nèi)源呼吸耗氧速率，mg/(L min)； 4)氧氣傳質(zhì)系數(shù)測(cè)試階段 打開曝氣泵(11)，反應(yīng)室(7)中活性污泥混合液中的溶解氧濃度上升，根據(jù)此時(shí)的溶解氧濃度變化曲線有—= kLa-(Cx -C)+ OURenat 式中C°°—活性污泥混合液飽和溶解氧濃度，mg/L ； kLa—活性污泥混合液中氧傳質(zhì)系數(shù)，HiirT1 在WinForm_DO_Meter軟件中直接計(jì)算得出C°°、kLa ； 5)硝化反應(yīng)外源呼吸速率測(cè)試階段 向反應(yīng)室(X)內(nèi)加入定量氨氮，自養(yǎng)菌氧化氨氮消耗氧氣，溶解氧變化曲線為^ = kLa-(Cx-C)+ OURex +OURendt式中OURen——內(nèi)源呼吸耗氧速率，mg/(L min)； 6)通過(guò)加入的氨氮量通過(guò)活性污泥數(shù)學(xué)模型矩陣中的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算出自養(yǎng)菌生物增量
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述水浴溫度為20-30。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述通入氨氮的濃度為5 25mg/L的氨氮溶液，所述通入氨氮溶液按照污泥與氨氮重量比NH4-N VSS =0.03 I的比例添加；氨氮溶液采用試劑為氯化銨NH4Cl或磷酸二氫銨NH4H2PO4中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述自養(yǎng)菌生物量XB,A、最大比增值速率Ua,.按照下式計(jì)算得到
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自養(yǎng)菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量裝置及方法，裝置包括反應(yīng)室，及與反應(yīng)室頂壁通過(guò)電動(dòng)閥連通的污泥罐，所述反應(yīng)室罐體周壁設(shè)置有水浴循環(huán)系統(tǒng)；沿所述反應(yīng)室頂壁設(shè)置有延伸至反應(yīng)室罐體底部的攪拌器，反應(yīng)室中分別設(shè)置有pH計(jì)、溶氧儀和液位計(jì)；所述反應(yīng)室底部設(shè)置有與曝氣泵連通的曝氣砂芯；所述電動(dòng)閥、攪拌器、pH計(jì)、溶氧儀和液位計(jì)分別與PLC控制箱相連，PLC控制箱分別連接曝氣泵和計(jì)算機(jī)。方法包括A.內(nèi)源呼吸好氧速率測(cè)試階段；B.氧氣傳質(zhì)系數(shù)測(cè)試階段；C.硝化反應(yīng)外源呼吸速率測(cè)試階段；通過(guò)對(duì)飽和溶解氧濃度進(jìn)行校正、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄和曲線繪制，擬合誤差，評(píng)價(jià)擬合優(yōu)劣，實(shí)現(xiàn)了控制、數(shù)值分析的智能化，并且操作簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C12Q1/02GK102643742SQ20121011412
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者姬曉琴, 李志華, 王之璽, 王曉昌 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)