利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的装置及方法与流程

1.本发明涉及污水处理检测技术领域，尤其涉及一种利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的装置及方法。


背景技术：

2.活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统及污泥回流系统等组成。污水进入曝气池后，活性污泥中的微生物利用曝气设备转移到水中的溶解氧对污水中的有机物、氨氮等污染物质降解去除。
3.城镇污水处理厂普遍使用鼓风机+微孔曝气器方式进行曝气，通过布置于曝气池底部的微孔曝气器将空气转化成微小气泡分散到污水中，同时空气中的部分氧气转移到污水中形成溶解氧，进而能够被微生物利用。一般同等情况下，曝气器形成的气泡直径越小，其与水接触的比表面积越大，氧气越容易转移到污水中被利用，而未被利用氧气则最终从曝气池表面逸出。
4.以城镇生活污水处理厂为例，生化池曝气能耗可达到全厂污水处理设施总用电量的40％～60％，提高曝气池的氧利用率减少鼓风机输送空气量，对污水处理厂实现节能降耗有着重要作用。以曝气池氧利用率20％提高到25％为例计算，q1*0.2＝q2*0.25推算出q2＝0.8q1即曝气风量可减少20％，曝气电耗减少20％，节能效果非常明显。通过选择高效曝气器、对效率降低的曝气器维护更换、合理调控工艺运行参数等方式均可提高曝气池氧气利用率，达到节能降耗的目标。
5.但是，对曝气池运行过程中的氧利用率的监测和评估，是实现上述节能降耗目标的前提。目前污水处理行业，对曝气池的氧利用率测定极少，一方面是污水处理行业对该指标的监测意义还未深入了解，更重要的原因是缺少一种简单可行的方法和装置来实现对该指标的检测。
6.通过查阅资料，已有一种检测曝气池氧利用率发明专利《曝气池氧利用率气相色谱检测方法及装置》，专利号zl 200510007136.6。该发明专利采用的方案为：通过密闭式集气罩、导气管收集曝气池表面逸出的气体，并对收集气体进行消泡净化处理。将该气体送化验室使用气相色谱分析仪测定氧气、氮气含量，带入以下公式计算出曝气池氧利用率：
[0007][0008]
式中：e-氧气利用率；
[0009]
φ1一进气中氧、氮相对含量比；
[0010]
φ2-溢出气体中氧、氮相对含量比。
[0011]
上述《曝气池氧利用率气相色谱检测方法及装置》方案存在以下几个明显的问题导致其缺乏推广性和实用性。
[0012]
1、现有方案需在现场收集并消泡处理气体，然后送实验室利用气相色谱分析仪器检测，从采样、测量和计算出结果，整个过程复杂且费时，不能现场即时检测。
[0013]
2、现有方案使用的装置和仪器较多，集气装置、消泡装置、安装支架、气相色谱仪，操作复杂。尤其气相色谱仪，大部分污水处理企业原本使用不到，需额外购买，气相色谱分析仪价格贵、对操作人员素质要求高且增加了检测人员的工作量。
[0014]
3、由于现有方法采样复杂、检测过程较慢，当测量曝气池整体氧利用率时，通常需要选取多个点布置，工作繁杂程度和操作时长进一步放大，污水处理运行管理人员不愿意开展监测或者监测频次偏低。


技术实现要素：

[0015]
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的装置，同时提供利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的方法。
[0016]
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
[0017]
利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的装置，包括倒漏斗型的集气机构、气体净化管、泵吸式气体检测仪器，所述集气机构包括一体制成的集气罩和导气管，所述集气罩位于导气管的底端，所述导气管上设置有内置采样管，所述内置采样管的采样口位于导气管中，所述内置采样管的出样口位于导气管外，所述气体净化管的进气插孔与内置采样管的出样口连通，所述气体净化管的出气插孔与泵吸式气体检测仪器的进样口用气体采样软管连通。
[0018]
其中，所述气体净化管包括圆形的管体、两只胶塞、圆形的透气膜，所述管体的两头分别过盈安装一只胶塞，其中一只所述胶塞中心设有与内置采样管的出口过盈配合的进气插孔，另一只所述胶塞中心设有与气体采样软管一头过盈配合的出气插孔；所述胶塞位于管体中的一端粘贴有透气膜，位于所述透气膜之间的管体中填充有用于吸收水分和二氧化碳的固体吸收剂。
[0019]
利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的方法，使用上述的装置，包括以下步骤：
[0020]
a、依次连接集气机构、气体净化管、气体采样软管、泵吸式气体检测仪器；
[0021]
b、将集气罩放入曝气池采样区上方，并且使集气罩底部浸入水中约0.1-0.2m深；
[0022]
c、开始集气，大约2-5分钟后集气罩、导气管内逐渐充满曝气池尾气；
[0023]
d、启动泵吸式气体检测仪器，仪器连续采样和测量尾气样品的氧含量，泵吸式气体检测仪器连续测量气体氧含量会逐渐降低最终稳定，该过程反应了集气装置空腔内自然空气被尾气逐渐置换的过程，连续监测尾气氧含量稳定30-60s左右即可取该值作为检测测结果；
[0024]
e、根据泵吸式气体检测仪器检测的含氧量数据，利用以下公式计算利用率：
[0025][0026]
上式中：o
t-曝气池逸出气体中的含氧量(％)
[0027]ea-曝气池氧的利用率(％)
[0028]
计算并显示出对应的曝气氧利用率。
[0029]
本发明的有益效果是：通过改进曝气池尾气收集和净化处理方式以及使用泵吸式气体检测仪器代替气相色谱分析仪器测定尾气种的氧含量，实现检测装置的简单化和可推
广性；泵吸式气体检测仪器作为有限空间作业必备安全物资，在污水处理厂站种广泛配备，免去额外购买昂贵的气相色谱分析仪器，且对操作者而言更加简单；不需要现场收集处理气体后送化验室检测，能够在现场立即测出结果，使得测量过程简单、快捷，提高了工作效率；单个装置可随放随收、即时测量，便于移动使用；对检测整个曝气池而言，不必多点布置尾气收集和处理装置，减少了收集装置的安装数量和成本。
附图说明
[0030]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0031]
图1是本发明中装置的结构示意图；
[0032]
图中标号说明：1-集气罩、2-导气管、3-内置采样管、4-气体净化管、5-挂钩、6-气体采样软管、7-泵吸式气体检测仪器。
具体实施方式
[0033]
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0034]
如图1所示，利用气体检测仪快速测定曝气池氧利用率的装置，包括倒漏斗型的集气机构、气体净化管4、泵吸式气体检测仪器7，集气机构包括一体制成的集气罩1和导气管2，集气罩1位于导气管2的底端，导气管2上设置有l型的内置采样管3，内置采样管3的采样口位于导气管2中，内置采样管3的出样口位于导气管2外，气体净化管4的进气插孔与内置采样管3的出样口连通，气体净化管4的出气插孔与泵吸式气体检测仪器7的进样口用气体采样软管6连通。
[0035]
曝气池尾气进入集气罩内并沿着导气管上升，最终从顶端管口流出，在此过程中集气机构内气体最终被曝气池尾气完全置换。泵吸式气体检测仪器从内置采样管的采样口抽取曝气池尾气后经过气体净化管干燥和去除co2后进入仪器检测尾气氧气含量，并经泵吸式气体检测仪器内置程序计算功能转化为曝气池氧利用率数值。
[0036]
导气管的直径为10～15cm，内置采样管的直径为2～4cm。导气管采用较大直径，可避免管内风速过快、吹飞附壁泡沫。内置采样管的采样口高于导气管的底端，集气罩水位以上保持一定安全高度空腔，确保曝气池表面泡沫无法进入导气管。内置采样管的采样口与导气管的顶端之间的高度差为0.5～1m，避免工作环境自然空气扰动对尾气采样纯度的不利影响。
[0037]
气体净化管包括圆形的管体、两只胶塞、圆形的透气膜，管体的两头分别过盈安装一只胶塞，其中一只胶塞中心设有与内置采样管的出口过盈配合的进气插孔，另一只胶塞中心设有与气体采样软管一头过盈配合的出气插孔；胶塞位于管体中的一端粘贴有透气性良好的透气膜，位于透气膜之间的管体中填充有用于吸收水分和二氧化碳的固体吸收剂。透气膜能够防止固体吸收剂泄漏至泵吸式气体检测仪器中，固体吸收剂去除采集气体中的水分、co2以提高泵吸式气体检测仪器的。
[0038]
本实施例中的固体吸收剂为颗粒钠石灰。
[0039]
除此之外，固体吸收剂还可以为颗粒氧化钙与颗粒氢氧化钙的混合物。
[0040]
导气管的上部系有挂绳，挂绳远离导气管的一头系有挂钩5，挂绳与挂钩配合用于
单人操作时，将集气装置固定于曝气池栏杆上。
[0041]
曝气池氧的利用率计算公式如下：
[0042][0043]
上式中：o
t-曝气池逸出气体中的含氧量(％)
[0044]ea-曝气池氧的利用率(％)
[0045]
具体检测步骤如下：
[0046]
a、依次连接集气机构、气体净化管、气体采样软管、泵吸式气体检测仪器；
[0047]
b、将集气罩放入曝气池采样区上方，并且将集气罩底部浸入水中约0.1-0.2m深；
[0048]
c、开始集气，大约2-5分钟后集气罩、导气管内逐渐充满曝气池尾气；
[0049]
d、启动泵吸式气体检测仪器，仪器连续采样和测量尾气样品的氧含量，泵吸式气体检测仪器连续测量气体氧含量会逐渐降低最终稳定，该过程反应了集气装置空腔内自然空气被尾气逐渐置换的过程，连续监测尾气氧含量稳定30-60s左右即可取该值作为检测测结果；
[0050]
e、泵吸式气体检测仪器测得氧含量的同时计算显示出对应的曝气氧利用率(若使用一般的气体检测仪器只能测气体氧含量，不具备氧利用率换算功能)，则可利用“氧含量-曝气氧利用率”关系公式手工计算或编制成“尾气氧含量-曝气氧利用率”对应查询表。
[0051]
采用上述检测步骤对污水处理厂的1#和2#曝气池进行曝气池逸出气体中含氧量检测，然后根据曝气池氧利用率计算公式计算曝气池的氧利用率，检测结果和计算结果如下表一所示。
[0052]
表一、曝气池逸出气体中含氧量和曝气池的氧利用率检测计算结果
[0053][0054]
通过实际检测、计算验证，说明该装置便于检测曝气池逸出气体中含氧量，方便计算曝气池的氧利用率，而且装置结构简单、操作方便。
[0055]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。