一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置，其包括以下步骤：1）测量水平轴表面曝气设备的轴功率N；2）在水平轴表面曝气设备前选取测点一，在水平轴表面曝气设备后间隔选取测点二和测点三，并测量测点一到测点三的以下参数：①测量测点一、二和三处的溶解氧浓度DO1、DO2、DO3和流速v1、v2、v3，并取测点一、二和三处流速的平均值作为氧化沟内混合液流速v＝1/3(v1+v2+v3)；②测量测点一和测点二的水平距离L1，以及测点二和测点三的水平距离L2；③测量氧化沟横截面积A，并计算氧化沟内瞬时流量Q＝v·A；3）计算水平轴表面曝气设备的充氧效率E。本发明可以广泛用于污水厂运行管理及智能控制领域。
【专利说明】一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种曝气设备充氧效率的测试方法与装置，特别是关于一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置。
【背景技术】
[0002]污水处理中氧化沟工艺以其处理流程简单、处理效果稳定、管理维护方便、投资和运行费用较低、排泥量少及抗冲击负荷能力强等特点，在我国污水处理行业得到了广泛的应用。随着出水水质标准的不断提高以及节能降耗的要求，污水处理厂在实际运行过程中需要对曝气设备进行精细化管理。而根据曝气设备在实际工况下的充氧效率，可以有步骤地改善工艺运行效果和降低运行成本。因此，测试和分析曝气设备在实际工况下的充氧效率十分重要。在曝气设备中，水平轴表面曝气设备是氧化沟处理工艺的关键设备，该设备兼有充氧、推进、混合等功能，类型多样，应用广泛，其一般包括曝气转碟机和曝气转刷机。考察水平轴曝气设备充氧能力和能量利用率的重要指标是充氧效率，充氧效率是曝气设备在输入单位功率时氧的转移量，充氧效率的高低会影响到氧化沟对化学需氧量(C0D，Chemical Oxygen Demand)和氨氮的去除效率，同时也影响到运行能耗的高低,其为一个综合性的重要经济参数。水平轴表面曝气设备充氧效率取决于该设备的性能、污水水质和运行条件等。
[0003]水平轴表面曝气设备充氧性能参数一般由设备生产厂家提供的清水充氧效率，然后乘以经验系数近似计算实际工况下的充氧能力。清水充氧测试原理为“消氧-复氧”过程，方法概括如下:首先，利用亚硫酸钠和氯化钴将测试水池内的清水脱氧为零。然后，开启曝气转碟或转刷充氧直至氧化沟内清水溶解氧接近饱和溶解氧值，记录清水溶解氧上升曲线，利用双膜扩散理论计算得出氧传质系数(K#)，再根据水池体积与饱和溶解氧值计算得出水平轴表面曝气设备的充氧量。然而在实际工况下直接测试水平轴表面曝气设备的充氧性能时，不适合采用清水测试的“消氧-复氧”方法，这是因为大型反应池内“消氧”的代价高、时间长，且氧化沟内水体为活性污泥和污水的混合液，该过程不仅会消耗大量的亚硫酸钠和氯化钴药品，而且会引入大量的盐，因此改变污泥的渗透压，同时氯化钴有一定的毒性，这些都会影响活性污泥的活性。因此，水平轴表面曝气设备在污水和清水中的充氧能力有较大不同；此外，水平轴表面曝气设备充氧能力还受到淹没深度、水温等条件的综合影响。因此，根据清水测试结果近似估算的方法难以满足设备精细控制的要求，亟需研究在不影响氧化沟正常运行的情况下，原位测试曝气转碟或转刷在污水中的实际充氧效率的方法，从而支持污水处理厂的优化运行和精细管理，弥补清水充氧参数的不足。
[0004]在目前已有的原位测试曝气设备充氧性能的方法中，针对鼓风曝气系统，已有尾气法和呼吸速率法。在尾气法中，通过测试逸散气体中氧含量，对比新鲜空气中的氧含量，可以计算氧的转移效率，从而估算鼓风曝气系统的充氧性能。由于水平表面曝气设备没有逸散气体，因此无法应用尾气法来测试水平轴表面曝气设备的充氧性能。在呼吸速率法中，通过离线测试活性污泥的呼吸速率，根据充氧速率和耗氧速率相等的假设，可以估算鼓风曝气系统的充氧系数。由于水平轴表面曝气设备安装在固定位置曝气，因此不存在鼓风曝气的连续充氧特征，也就不存在充氧速率和耗氧速率的平衡过程，因此上述测试方法也不适合水平轴表面曝气设备。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的是提供一种在不影响氧化沟实际运行的水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置。
[0006]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法，其包括以下步骤:1)测量水平轴表面曝气设备的轴功率N ;2)在水平轴表面曝气设备前选取测点一，在水平轴表面曝气设备后间隔选取测点二和测点三，并测量测点一到测点三的以下参数:①测量测点一、二和三处的溶解氧浓度DOp DO2, DO3和流速Vpv2、v3，并取测点一、二和三处流速的平均值作为氧化沟内混合液流速V= l/3(vi+v2+v3)测量测点一和测点二的水平距离L1,以及测点二和测点三的水平距离L2 测量氧化沟横截面积A，并计算氧化沟内瞬时流量Q = V.A ;3)通过以下公式计算水平轴表面曝气设备
的充氧效率
【权利要求】
1.一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法，其包括以下步骤: 1)测量水平轴表面曝气设备的轴功率N； 2)在水平轴表面曝气设备前选取测点一，在水平轴表面曝气设备后间隔选取测点二和测点三，并测量测点一到测点三的以下参数: ①测量测点一、二和三处的溶解氧浓度D01、D02、DO3和流速Vl、v2、v3，并取测点一、二和三处流速的平均值作为氧化沟内混合液流速V = 1/3(v1+v2+v3)； ②测量测点一和测点二的水平距离L1,以及测点二和测点三的水平距离L2； ③测量氧化沟横截面积A,并计算氧化沟内瞬时流量Q= V-A; 3)通过以下公式计算水平轴表面曝气设备的充氧效率E:
2.如权利要求1所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法，其特征在于:上述水平轴表面曝气设备的充氧效率E的推导过程如下: 在氧化沟内混合液流动的过程中，在水平轴表面曝气设备的前、后位置，氧化沟内溶解氧存在如下的物质平衡表达式:
3.如权利要求2所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法，其特征在于:当水平轴表面曝气设备采用转碟曝气机时，单台碟片充氧效率Sdn:
4.一种实现如权利要求1~3任一项所述的水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法的装置，其特征在于:它包括一测量杆、一流速探头、一溶解氧探头、一测试仪表显示器和一套筒； 所述测量杆外表面具有刻度线，其底端与所述流速探头紧固连接，所述溶解氧探头紧固连接在所述流速探头的上方的所述测量杆上，所述流速探头和所述溶解氧探头分别电连接所述测试仪表显示器；所述套筒为轴向具有一圆弧开口的圆管，圆管外壁上从上至下依次设置一挂钩和两圆环；所述挂钩固定在氧化沟外设置的护栏的水平扶手上，两所述圆环分别连接在与水平扶手相连的两侧栏杆上；将连接所述流速探头和所述溶解氧探头的所述测量杆从所述套筒的圆弧开口处放入所述套筒内。
5.如权利要求4所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试装置，其特征在于:所述测量杆由两节以上中空圆形杆组成，所述中空圆形杆的一端为具有外螺纹的公接头，另一端为具有内螺纹的母接头，且公接头和母接头的长度在3cm以上，相邻两个所述中空圆形杆之间螺纹连接；所述中空圆形杆采用公称直径为20mm、壁厚3mm以上且长度为Im的钢管。
6.如权利要求4所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试装置，其特征在于:所述套筒采用公称直径为40mm的钢管，且沿轴向切开弦长30mm开口。
7.如权利要求5所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试装置，其特征在于:所述套筒采用公称直径为40mm的钢管，且沿轴向切开弦长30mm开口。
8.如权利要求4或5或6或7所述的一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试装置，其特征在于:所述流速探头 与所述溶解氧探头之间的垂直距离优选为20cm。
【文档编号】G01L3/26GK103776570SQ201410058176
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】邱勇, 田宇心, 施汉昌, 熊天煜 申请人:清华大学