本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種通過(guò)對(duì)厭氧氨氧化污泥樣品色彩空間變化的分析，從而判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法。
背景技術(shù)：
在污水處理過(guò)程中，要想讓污水處理達(dá)標(biāo)排放，不僅要選擇好處理工藝，還要對(duì)污水處理運(yùn)行中出現(xiàn)的異常能正確快速進(jìn)行分析，找到癥結(jié)，制定出合理的防治對(duì)策。所以當(dāng)污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊時(shí)，用一種簡(jiǎn)單的色彩指標(biāo)能迅速指示這一變化顯得尤為重要。
在現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)污泥系統(tǒng)中是否受到?jīng)_擊的方法中，大部分運(yùn)行者采用在實(shí)驗(yàn)室測(cè)污泥進(jìn)出水濃度的方法，在實(shí)際的污水處理廠實(shí)施時(shí)存在較大的困難，因此一般污水處理廠很少對(duì)其進(jìn)行定期的評(píng)估。因此，提供一種高效、簡(jiǎn)便的利用污泥色彩的變化來(lái)判定污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊，并大幅度節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本的方法，成為目前本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法。在厭氧氨氧化系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)顏色空間分析，建立了一種基于污泥顏色空間方法來(lái)表征污泥是否受到?jīng)_擊的方法。該方法將污泥圖像中的RGB值轉(zhuǎn)化為CIELAB顏色空間值，CIELAB是根據(jù)顏色的直觀特性所創(chuàng)建的一種顏色空間，可用于指示厭氧氨氧化污泥是否受到?jīng)_擊。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
一種判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法，包括下述步驟：
1)取污水處理廠污泥系統(tǒng)中的污泥作為樣品，將其分成等量的若干份；
2)將若干份污泥樣品經(jīng)抽濾后達(dá)到污泥泥水分離，分別在濾紙上得到固體污泥；
3)用數(shù)碼相機(jī)對(duì)所取若干固體污泥進(jìn)行拍攝，對(duì)同一樣品拍攝不少于5幅照片；
4)從中選取至少3幅污泥顏色相似的照片，用專(zhuān)業(yè)圖像分析軟件對(duì)各幅照片的污泥像素進(jìn)行分析，分別得到各污泥像素的R、G、B值；
5)通過(guò)圖像編輯軟件轉(zhuǎn)換將得到的各污泥像素的R、G、B值轉(zhuǎn)化為污泥LAB顏色空間編碼值，其中L代表明暗度，A代表色彩空間中紅—綠軸，B代表色彩空間中黃—藍(lán)軸；
6)重復(fù)步驟1)～5)，得到不同階段污水處理廠污泥系統(tǒng)中污泥Lab顏色編碼值，進(jìn)一步得到Hab顏色編碼值；
7)將分別得到的不同階段Hab顏色編碼值用以判斷厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊；
當(dāng)相鄰階段Hab顏色編碼值＜-0.5，且＞0.5范圍，表明污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊；當(dāng)相鄰階段Hab顏色編碼值在-0.5～0.5范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，表明污泥系統(tǒng)十分穩(wěn)定。
進(jìn)一步，所述步驟3)中，拍攝照片時(shí)，要在每次取樣當(dāng)天的固定光照下、固定相機(jī)模式下拍攝若干張能反映污泥真實(shí)顏色的彩色照片。
進(jìn)一步，取樣拍照的時(shí)間間隔，對(duì)于厭氧氨氧化污泥系統(tǒng)，每四天或者一周取樣拍照監(jiān)測(cè)一次。
進(jìn)一步，用專(zhuān)業(yè)圖像分析軟件對(duì)照片進(jìn)行分析時(shí)，要選擇無(wú)雜質(zhì)的污泥區(qū)域。
進(jìn)一步，所述步驟4)中，對(duì)照片中的污泥區(qū)域進(jìn)行分析時(shí)，用相同大小的取樣框?qū)⒄掌形勰鄥^(qū)域分割成若干個(gè)分析對(duì)象，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到R、G、B值。
進(jìn)一步，所述步驟6)中，由Lab顏色編碼值得到Hab顏色編碼值，通過(guò)下述公式換算：
其中，a*表示從紅色至綠色的色度，b*表示從黃色至藍(lán)色的色度。
進(jìn)一步，污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊是指進(jìn)水基質(zhì)濃度變化量大于50％。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)迅速高效，彌補(bǔ)現(xiàn)行方法的不足。
基于污泥系統(tǒng)的顏色編碼值，能夠迅速有效地判定厭氧氨氧化污泥系統(tǒng)培養(yǎng)過(guò)程中是否受到?jīng)_擊，彌補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行中處理能力難以評(píng)估的不足。
2)檢測(cè)方便。
步驟簡(jiǎn)單易行，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，只需使用普通相機(jī)即可得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。即便是經(jīng)驗(yàn)不足的污水廠工作人員也可以根據(jù)此方法對(duì)污泥進(jìn)行分析。
3)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
本發(fā)明所運(yùn)用的參數(shù)并非直觀表征污水廠運(yùn)行情況的指標(biāo)，而是關(guān)注在污水處理的核心主體污泥系統(tǒng)上。污泥系統(tǒng)的自身狀態(tài)才是真正影響污水廠運(yùn)行的關(guān)鍵。而本發(fā)明所提供的以污泥色彩編碼值作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)更是在監(jiān)測(cè)中直觀并且易于觀察的，相比于常規(guī)實(shí)驗(yàn)更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
由于色彩編碼值是一種簡(jiǎn)易并且方便監(jiān)測(cè)的指標(biāo)，使得本發(fā)明可以適用于大多數(shù)運(yùn)行中的污水處理廠。而本發(fā)明可提前預(yù)警受沖擊而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，為相關(guān)技術(shù)人員提供了足夠時(shí)間來(lái)解決問(wèn)題。綜合來(lái)看，是一種有效幫助污水廠管理運(yùn)行的方法。
附圖說(shuō)明
圖1為L(zhǎng)AB空間Hab的變化圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明通過(guò)污泥的色彩編碼值的變化來(lái)判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法。
本發(fā)明判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法包括以下步驟：
1)取污水處理廠污泥系統(tǒng)中的污泥作為樣品，分成等量的若干份，要保證污泥樣品濾去無(wú)關(guān)殘?jiān)?、取樣時(shí)要混合均勻。
2)用真空泵和抽濾裝置將污泥泥水分離，在濾紙上得到污泥固體。每份污泥樣品取5～30ml，根據(jù)污泥濃度的大小和污泥樣品的泥水分離性狀進(jìn)行選擇，從而確保污泥區(qū)域不留白。
3)同一污泥系統(tǒng)的樣品，間隔的時(shí)間要相同并且以天為單位，(對(duì)于厭氧污泥系統(tǒng)，每四天或者一周監(jiān)測(cè)一次)用相機(jī)在每次取樣當(dāng)天的固定光照下、固定相機(jī)模式下拍攝若干能反映污泥真實(shí)顏色的彩色照片，對(duì)同一樣品拍攝大于5張照片；
4)從中選取至少3張與污泥真實(shí)顏色最相近的照片，用圖像分析軟件對(duì)污泥的RGB值分析；其中對(duì)照片中的污泥區(qū)域進(jìn)行分析時(shí)，要選擇無(wú)雜質(zhì)的污泥區(qū)域，用相同大小的取樣框?qū)⑽勰鄥^(qū)域分割成若干個(gè)分析對(duì)象，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到RGB值；其中，R代表紅色；G代表綠色；B代表藍(lán)色；
5)通過(guò)算法轉(zhuǎn)換將得到的R、G、B值轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)AB顏色空間編碼值，其中L代表明暗度，A代表色彩空間中紅—綠軸，B代表色彩空間中黃—藍(lán)軸；
6)重復(fù)步驟1)～5)，得到不同階段污水處理廠污泥系統(tǒng)中污泥Lab顏色編碼值，進(jìn)一步得到Hab顏色編碼值；
由Lab顏色編碼值得到Hab顏色編碼值，通過(guò)下述公式換算：
其中，a*表示從紅色至綠色的色度，b*表示從黃色至藍(lán)色的色度。
7)將分別得到的不同階段Hab顏色編碼值用以判斷厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊；
當(dāng)相鄰Hab顏色編碼值＜-0.5，且＞0.5范圍，表明污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊；但當(dāng)相鄰Hab顏色編碼值在-0.5～0.5范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，表明污泥系統(tǒng)十分穩(wěn)定。
污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊是指進(jìn)水基質(zhì)濃度變化量大于50％。
下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明效果。
1)定期取實(shí)驗(yàn)室中UASB反應(yīng)器培養(yǎng)過(guò)程中的厭氧氨氧化污泥30ml；
2)用真空泵和抽濾裝置將污泥泥水分離，在濾紙上得到污泥固體；
3)用數(shù)碼相機(jī)在每次取樣當(dāng)天的固定光照下、固定相機(jī)模式下拍攝出能反映污泥真實(shí)顏色的彩色照片20-30張；
4)從中選取3張與污泥真實(shí)顏色最相近的照片，用專(zhuān)業(yè)圖像分析軟件進(jìn)行污泥的RGB值分析；
5)通過(guò)算法轉(zhuǎn)換將RGB值轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)AB顏色編碼值，其中L代表明暗度，A代表色彩空間中紅—綠軸，B代表色彩空間中黃—藍(lán)軸；
6)重復(fù)步驟1)～5)，每10天測(cè)一次厭氧氨氧化污泥系統(tǒng)中污泥Lab顏色編碼值，一共監(jiān)測(cè)180天，進(jìn)一步得到Hab顏色編碼值；
7)將分別得到的不同階段Hab顏色編碼值用以判斷厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊。
實(shí)施例分析：
由圖1可見(jiàn)，進(jìn)水基質(zhì)濃度變化量不大(小于50％)時(shí)，Hab顏色編碼值一直在-0.5～0.5范圍波動(dòng)，波動(dòng)范圍十分有限；但是當(dāng)在50-70天之間大幅度提高負(fù)荷后，即進(jìn)水基質(zhì)濃度變化量大于50％時(shí)，Hab顏色編碼值發(fā)生突變，由表1結(jié)合圖1所示。
表1為UASB反應(yīng)器提負(fù)荷前后進(jìn)出水水質(zhì)濃度變化。
由表1看出，從50天-70天，進(jìn)水基質(zhì)NH4+濃度變化量從44.19mg/L到90.82mg/L；進(jìn)水基質(zhì)NO2--濃度變化量從55.39mg/L到129.00mg/L，均達(dá)到50％以上；同樣出水水質(zhì)(指標(biāo)NH4+、NO3-、NO2-)濃度變化量也大于50％，相當(dāng)于對(duì)污泥系統(tǒng)進(jìn)行較大沖擊；圖1顯示Hab顏色編碼值突升至8.47，且＞0.5范圍，數(shù)值波動(dòng)較大。
由此可見(jiàn)當(dāng)污泥系統(tǒng)受到?jīng)_擊時(shí)，使用Hab作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)是十分簡(jiǎn)便的，并且可以大幅度節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。
所以本發(fā)明是有效的判定厭氧氨氧化工藝污泥系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊的方法。