活性污泥呼吸速率测定装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市污水处理技术领域，涉及一种测定废水生物处理系统中活性污泥 瞬时呼吸速率的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 活性污泥法是城镇污水生物处理中的主流技术，在活性污泥法处理污水过程中， 活性污泥呼吸速率（0UR)是反应活性污泥系统微生物活性的一个重要指标，而且可表征曝 气池的实际需氧量，对于工艺运行和曝气控制具有重要作用。然而，由于0UR在线连续检测 方法的限制，污水处理厂目前的监测体系中还没有实现该指标的实时监测。如果能开发一 种活性污泥0UR在线检测方法和装置实现污水处理过程中活性污泥0UR的在线动态测定， 对于污水处理厂的运行优化有非常重要的意义。
[0003] 国内专利有采用密闭法，使用一台溶解氧仪测量呼吸速率，其代价是呼吸速率只 能间歇测定且时间较长，一般都需要十几分钟，难以迅速反应实际变化情况。在曝气过程控 制中，往往需要在几分钟之内测定呼吸速率和计算需氧量。传统方法只能用于评估活性、监 测毒性等，不能用于实施控制。因此，需要采用单一探头连续测定的方法。
[0004] 例如中国专利CN103278495A公开了一种活性污泥比耗氧速率（SOUR)在线测定装 置，该装置利用两个荧光溶解氧探头测试呼吸管进水溶解氧和出水溶解氧，呼吸管密闭，敞 口曝气，混合液在呼吸管中处于流动状态，通过呼吸管进出水溶解氧的差值与混合液在呼 吸管中停留时间的比值确定混合液耗氧速率。但是，在该方法中，两个溶解氧探头测试耗氧 速率时，两个荧光溶解氧探头之间的误差将影响测试的准确性，需要定期对两个荧光溶解 氧探头进行校准。因此，该专利所述的方法并不能准确测试0UR。
[0005] 国外仪器有使用同一台溶解氧仪测定（RA-1000)，但需要定期更换流动方向，且呼 吸速率测试的周期固定。由于反应器容积、栗流速等的限制，测试周期可调节的范围很小。 由于测试周期固定或者可调幅度小，这使得呼吸速率仪难以适应污泥活性或进水负荷大幅 度波动的场合。在呼吸速率很大时，在曲线尾部可能出现溶解氧抑制的拐点，导致计算错 误；在呼吸速率很小时，曲线很平缓易导致斜率计算不准确。因此，需要在单一探头和连续 测定的基础上，增加测量周期的调节灵活性。
[0006] 此外，传统呼吸速率的计算公式包含了测试周期的影响，导致测试周期改变后，计 算公式也需要随之变化。因此，需要采用新的呼吸速率计算方法，在呼吸速率计算中去除测 量周期的影响。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是针对呼吸速率间歇测定、多台溶解氧仪系统误差、测 量周期无法调整或幅度小等问题，建立一种基于推流式往复流动的呼吸速率计算方法与活 性污泥瞬时呼吸速率测定装置，可以实现连续测定、单台溶解氧仪读数、自动调整测量周期 等功能，可有力支持污水处理厂活性污泥性质的监测与控制。
[0008] 为达上述目的，本发明一种活性污泥呼吸速率测定装置，所述装置包括采样蠕动 栗、溶解氧探头套筒、溶解氧探头、溶解氧变送器、圆形盘管、控制器和触摸屏，所述采样蠕 动栗一侧与活性污泥池连接，另一侧与所述溶解氧探头套筒连接，所述溶解氧探头套筒连 接所述圆形盘管，所述圆形盘管另一侧连接所述活性污泥池，所述溶解氧探头套筒内设有 所述溶解氧探头，所述溶解氧探头信号连接所述溶解氧变送器，所述溶解氧变送器信号连 接所述控制器，所述控制器连接所述触摸屏，所述控制器信号连接所述采样蠕动栗。
[0009] 其中所述溶解氧探头套筒底部两侧各设有一个接口，一个接口连接所述采样蠕动 栗，另一个接口连接所述圆形盘管。
[0010] 其中所述采样蠕动栗与所述控制器之间、所述溶解氧探头与所述溶解氧变送器之 间、所述溶解氧变送器与所述控制器之间、所述控制器与所述触摸屏之间分别通过数据电 缆连接。
[0011] 一种采用所述活性污泥呼吸速率测定装置进行测定呼吸速率的方法，包括以下步 骤：
[0012] 从0时刻开始采用蠕动栗正转，记录D0 (0)，当t达到测量周期T时，将采用蠕动栗 反转，继续记录DO(t)，直到t达到2倍测量周期（2T)，进入下一次测量过程，在t= (T，2T] 的范围内，可以实时计算呼吸速率〇UR(t)如下：
[0013] ifT<t< 2T,I
[0014]
[0015] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
[0016] 1、本发明采用圆形盘管内往复流动方式替代呼吸速率仪常见的顺序流动，并采用 了新的计算方法，使在线仪器的设计体积更小、结构更加紧凑、制作成本更低，运行也更可 罪；
[0017] 2、本发明采用圆形盘管内的推流式往复流动，实现了呼吸速率的实时与连续检 测，与传统的序批式间歇测量相比，大大缩短了测量周期，提供了更加丰富的数据和信息；
[0018] 3、本发明使用同一个溶解氧探头测定和计算活性污泥的呼吸速率，实时计算呼吸 速率，消除了两台溶解氧探头分别测定进出水浓度的系统误差，提高了数据的准确性；
[0019] 4、本发明可根据呼吸速率测试结果自动调整往复流动周期，在速率值较低时自动 采用更长的测试周期以提高计算准确性，与其它方法固定测试周期相比，更适用于污水处 理厂呼吸速率变化较大的实际情况。
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明装置的结构示意图。
[0022] 图2为本发明装置的控制策略图。
[0023] 图3为溶解氧曲线与0UR计算示意图。
[0024] 图4为实验测试结果图
[0025]附图标记说明：1采样蠕动栗、2溶解氧探头套筒、3溶解氧探头、4溶解氧变送器、 5圆形盘管、6控制器、7触摸屏。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0027] 参见附图1，根据本发明的一个实例，活性污泥污水处理系统中呼吸速率测试装置 包括：采样蠕动栗1，溶解氧探头套筒2,溶解氧探头3,溶解氧变送器4,圆形盘管5,控制器 6,触摸屏7。
[0028] 采样蠕动栗1一侧与活性污泥池连接，一侧与溶解氧探头套筒2连接，可以调节转 速，以及周期性改变转动方向，从而改变后续管路里流体的流量和方向，溶解氧探头套筒2 为一个圆形速率容器，溶解氧探头3插入其中且密切贴合，溶解氧探头套筒2底部两侧有各 有一个接口，分别连接采样蠕动栗1出口和圆形盘管5,溶解氧探头3与溶解氧变送器4 (溶 解氧仪）连接，完成溶解氧信号的测定，溶解氧变送器4通过数据电缆与控制器6连接，向 控制器6输出电流或者数字信号