本发明属于污水处理领域，具体涉及一种测定农村生活污水慢速降解碳源的装置及方法。
背景技术：
目前我国农村污水处理中存在反硝化脱氮效果不佳的问题，其原因与进水水质及居民用水习惯有关，其中碳源品质直接影响反硝化效果。我国农村地区居民用水习惯差别极大，导致出水碳源品质有较大差距。现有测试方法一般以COD或BOD5作为指标，为碳源总量指标，难以客观评价农村污水的碳源品质。
根据国际水协IWA推出的活性污泥数学模型(ASM1模型)的污水组分划分方案，污水中COD可分为易降解COD(Ss)、慢速降解COD(Xs)、溶解性惰性COD(SI)、颗粒性惰性COD(XI)。一般污水碳源中XS部分所占比例较大，其水解过程为微生物反硝化反应的限速步骤，因此准确测定碳源组分中的XS部分，对脱氮系统的设计具有重要现实意义。现有测定污水中的XS组分方法主要有OUR法、NUR法及物理化学法，其中以OUR法应用最广，但在采用OUR法测定污水中XS时，污泥内源呼吸终点难以判断仅能预估，并且其值非恒定，对测试结果有较大影响。并且整个测试过程繁琐费时且不同方法的测定结果往往不具可比性。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种测定农村生活污水慢速降解碳源的装置，该装置中设置两个反应器，可同时进行两组对比测试，可使测试结果更加准确。
本发明还提供一种测定农村生活污水慢速降解碳源的方法，该方法中平行进行两组试验，以其中一个反应器内监测得到的数据为基准，得出待测污水慢速降解碳源含量，减少测试过程中的干扰。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种测定农村生活污水慢速降解碳源的装置，包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器和第二反应器置于恒温容器内，所述第一反应器内置有待测污水，所述第二反应器内置有基准水，所述第一反应器和第二反应器上均固定溶解氧传感器，所述溶解氧传感器与控制器连接。
所述第一反应器上部设有第一进气管和第一排气管，所述第二反应器上部设有第二进气管和第二排气管，所述第一进气管和第二进气管均与鼓风机连接，所述鼓风机与控制器连接。在第一反应器和第二反应器内溶解氧浓度不能满足要求时，通过鼓风机向第一反应器和第二反应器内增加溶解氧。
所述第一反应器和第二反应器内均设置搅拌装置。可以选择采用磁力搅拌装置，搅拌强度使污泥不发生沉降即可。
所述第一反应器和第二反应器内侧均设置曝气条，第一反应器的曝气条与第一进气管连接，第二反应器的曝气条与第二进气管连接。鼓风机的气体通过曝气条送入反应器，提供氧气的同时还可以防止反应器内漂浮物下降。
所述第一排气管和第二排气管处设有水封。防止排气管内气体窜入反应器内。
所述基准水为蒸馏水。采用蒸馏水作为基准水，减少了水源本身对测试结果的影响，采用蒸馏水与污水做对比使得测定结果更准确。
所述第一反应器和第二反应器内还置有污泥和硝化抑制剂。
所述控制器与显示屏连接。
优选的，所述恒温容器为低温恒温水槽。
一种测定农村生活污水慢速降解碳源的方法，包括以下步骤：
步骤1：在第一反应器和第二反应器内加入污泥；
步骤2：在第一反应器内加入待测污水和硝化抑制剂，在第二反应器内加入基准水和硝化抑制剂；
步骤3：第一反应器和第二反应器同时进行反应，以设定时长为一测试周期，监测第一反应器和第二反应器内溶解氧的变化；
步骤4：根据溶解氧传感器的监测数据，将第二反应器的数据作为基准，得出第一反应器的慢速降解碳源的含量。
所述步骤1中，第一反应器和第二反应器内加入污泥的量相同。
所述步骤2中，第一反应器加入待测污水的量和第二反应器加入基准水的量相同，第一反应器和第二反应器加入硝化抑制剂的量相同。
所述步骤3中，监测溶解氧变化的过程为：
当溶解氧传感器监测的数据低于设定下限值时，停止采集数据，经过时间t1后向第一反应器和第二反应器内通入空气；当溶解氧传感器监测的数据高于设定上限值时，停止通入空气，经过时间t2后，开始采集设定时长内的溶解氧数据。
所述步骤4中，根据监测得到的溶解氧数据，得到第一反应器和第二反应器的耗氧速率-时间曲线图，对耗氧速率-时间曲线求积分，由第二反应器的基准数据，计算得出第一反应器内待测污水慢速降解碳源的含量。
优选的，所述步骤1的具体过程可以为：
量取设定值的污泥，经搅匀后均分为两份，采用蒸馏水对污泥清洗三遍并沉淀设定时间后分别加入第一反应器与第二反应器，经过设定时长的内源呼吸过程后，沉淀设定时间后排出上清液。经过这一过程，第一反应器和第二反应器内污泥的微生物利用自身能源物质进行呼吸，完成该过程之后，再加入污水和蒸馏水进行后续反应，两个反应器内的污泥自身都基本不会再耗氧，两个反应器内污泥的耗氧情况基本达到一致，再对两者进行对比时，所得到的污水内慢速降解碳源的测定结果更为准确。
本发明的有益效果为：
本发明的装置中设置两个反应器，一个反应器作为基准，对比平行测试另一个反应器中待测污水的溶解氧数据，进而可以自动测试得出待测污水的慢速降解碳源含量，提供了平行、可比较的测试结果。
本发明中两个反应器处于同一恒温容器，提供了外界环境平行的测试条件，同时进行两组试验，使得测试过程中内源呼吸过程不再干扰测试结果。
本发明通过控制器+显示屏的方式采集记录测试数据，降低装置成本，设置更加灵活。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图中，1、磁力搅拌装置，2、磁力搅拌转子，3、第一反应器，4、鼓风机，5、进气管，6、溶解氧探头，7、单片机，8、溶解氧控制器，9、显示屏，10、溶解氧探头，11、排气管，12、恒温水槽，13、第二反应器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，为了解决污水慢速降解碳源测定过程中内源呼吸阶段对测定结果的影响问题，本发明提供一种快速便捷、可重复性测定污水慢速降解碳源的装置，主要通过两组恒温反应器分别测定污水耗氧速率及内源呼吸本底值，通过数据计算得到污水碳源中的慢速可降解碳源含量。一次测试过程中同时得到待测水样的耗氧速率曲线及污泥的耗氧速率曲线，通过两组曲线计算得出慢速降解碳源。
该装置主要包括装置外壳、第一反应器3、第二反应器13、溶解氧传感器(本实施例中采用溶解氧探头)、一组数据采集系统、显示屏9、一组恒温水槽12。测试过程中第一反应器3与第二反应器13同时进行，第一反应器3中为待测水样，第二反应器13中为蒸馏水。
装置外壳集成恒温水槽12与显示屏9及溶解氧传感器、溶解氧控制器8，并提供接口供数据导出。
第一反应器3和第二反应器13为圆柱状，上下采用法兰连接，内侧设置固定式曝气条，曝气条与进气管5连接，第一反应器3和第二反应器13底部设置搅拌装置(本实施例中采用磁力搅拌装置1)，磁力搅拌装置1上固定式磁力搅拌转子2，第一反应器3和第二反应器13顶部均设置开口，分别为进气口、排气口及溶解氧探头插口，进气口上插设进气管5，排气口上插设排气管11，第一反应器3的溶解氧探头插口上插设溶解氧探头6，第二反应器13的溶解氧探头插口上插设溶解氧探头10。
第一反应器3和第二反应器13进气管5通过气管与鼓风机4相连。
第一反应器3和第二反应器13排气管11处设有水封。
溶解氧传感器配有控制器及RS232数据传输接口，溶解氧量程0～20mg/L，精度±0.1mg/L，信号输出0～20mA。
本实施例中，数据采集系统为单片机7，具备两路数据采集、存储、控制功能，可存储10000组数据，采集结果实时显示在触摸屏上，可对鼓风机进行启停控制。
显示屏9上可实时显示实验过程数据，同时可对实验参数进行设定。
恒温水槽12为低温恒温水槽，可控制水温在0～30℃，精度±0.1℃。
本发明的装置测定方法如下：
测试前在两组反应器内加入定量污泥；量取设定值的污泥，经搅匀后均分为两份，采用蒸馏水对污泥清洗三遍并沉淀设定时间后分别加入第一反应器3与第二反应器13，经过设定时长的内源呼吸过程后，沉淀设定时间后排出上清液；
开始测试时在第一反应器3中加入定量待测污水及硝化抑制剂，第二反应器13中加入与第一反应器3等量蒸馏水及硝化抑制剂；
通过单片机7采集溶解氧探头6和溶解氧探头10数据并分别记录，当溶解氧达到仪器设定下限值DOmin后，停止采集数据，经过时间t1后控制鼓风机4开启；当溶解氧达到仪器设定上限值DOmax后，控制鼓风机4关闭，经过时间t2后，开始采集数据；
经过一个测试周期，两组数据可实时显示在触摸屏上；
所得数据可导出为数据文件，经平滑处理及曲线拟合后，可得到耗氧速率-时间图(根据污泥的浓度(MLVSS)、反应时间t和反应瓶内溶解氧变化率可以求得污泥的耗氧速率)，图中第二反应器13的数据可作为第一反应器3数据的基线，第二反应器13的数据与第一反应器3的基准数据进行对比，使得第一反应器3中XS部分测定结果更为准确。
所得的耗氧速率-时间图上，进行积分计算，得出XS含量，第二反应器13得出的XS含量-第一反应器3得出的XS含量，即为第一反应器3内污水的慢速降解碳源的含量。
本发明的具体操作过程如下：
打开仪器，通过显示屏9进入设定界面，设定水浴温度为20℃，设置DOmin＝1mg/L，DOmax＝5mg/L，采集间隔t＝10s，采集延时t1＝30s，采集延时t2＝30s，内源时间t3＝2h，测试时间t4＝4h，YH＝0.67mgVSS/mgCOD。
定量量取曝气池中4L活性污泥，搅匀后均分为两份，用蒸馏水清洗三遍沉淀30min后分别加入第一反应器3与第二反应器13。
通过显示屏9进入内源界面，点击开始；
经t3时间反应结束后，沉淀30min后排上清液至1L刻度，量取1000mL污水加入第一反应器3，1000mL蒸馏水加入第二反应器13，用蒸馏水分别加入两组反应器至反应器顶部；
第一反应器3和第二反应器13中分别加入聚丙烯硫脲试剂作为硝化抑制剂，使之浓度达到20mg/L；
通过显示屏9进入测试界面，点击开始测试；
当溶解氧达到仪器设定下限值DOmin后，停止采集数据，经过时间t1后控制鼓风机4开启；当溶解氧达到仪器设定上限值DOmax后，控制鼓风机4关闭，经过时间t2后，开始采集数据；
经过一个测试周期，两组数据可实时显示在显示屏9上；通过显示屏9进入测试界面，观察两组数据情况；
经t4时间反应结束后，进入数据结果界面，进行结果计算，得到所测定的XS数值，并可导出数据及结果进行储存。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。