本實(shí)用新型屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定農(nóng)村生活污水慢速降解碳源的裝置。

背景技術(shù)：

目前我國農(nóng)村污水處理中存在反硝化脫氮效果不佳的問題，其原因與進(jìn)水水質(zhì)及居民用水習(xí)慣有關(guān)，其中碳源品質(zhì)直接影響反硝化效果。我國農(nóng)村地區(qū)居民用水習(xí)慣差別極大，導(dǎo)致出水碳源品質(zhì)有較大差距?，F(xiàn)有測(cè)試方法一般以COD或BOD₅作為指標(biāo)，為碳源總量指標(biāo)，難以客觀評(píng)價(jià)農(nóng)村污水的碳源品質(zhì)。

根據(jù)國際水協(xié)IWA推出的活性污泥數(shù)學(xué)模型(ASM1模型)的污水組分劃分方案，污水中COD可分為易降解COD(Ss)、慢速降解COD(Xs)、溶解性惰性COD(S_I)、顆粒性惰性COD(X_I)。一般污水碳源中X_S部分所占比例較大，其水解過程為微生物反硝化反應(yīng)的限速步驟，因此準(zhǔn)確測(cè)定碳源組分中的X_S部分，對(duì)脫氮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有測(cè)定污水中的X_S組分方法主要有OUR法、NUR法及物理化學(xué)法，其中以O(shè)UR法應(yīng)用最廣，但在采用OUR法測(cè)定污水中X_S時(shí)，污泥內(nèi)源呼吸終點(diǎn)難以判斷僅能預(yù)估，并且其值非恒定，對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大影響。并且整個(gè)測(cè)試過程繁瑣費(fèi)時(shí)且不同方法的測(cè)定結(jié)果往往不具可比性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測(cè)定農(nóng)村生活污水慢速降解碳源的裝置，該裝置中設(shè)置兩個(gè)反應(yīng)器，可同時(shí)進(jìn)行兩組對(duì)比測(cè)試，可使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種測(cè)定農(nóng)村生活污水慢速降解碳源的裝置，包括第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器，所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器置于恒溫容器內(nèi)，所述第一反應(yīng)器內(nèi)置有待測(cè)污水，所述第二反應(yīng)器內(nèi)置有基準(zhǔn)水，所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器上均固定溶解氧傳感器，所述溶解氧傳感器與控制器連接。

所述第一反應(yīng)器上部設(shè)有第一進(jìn)氣管和第一排氣管，所述第二反應(yīng)器上部設(shè)有第二進(jìn)氣管和第二排氣管，所述第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管均與鼓風(fēng)機(jī)連接，所述鼓風(fēng)機(jī)與控制器連接。在第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度不能滿足要求時(shí)，通過鼓風(fēng)機(jī)向第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)增加溶解氧。

所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)均設(shè)置攪拌裝置?？梢赃x擇采用磁力攪拌裝置，攪拌強(qiáng)度使污泥不發(fā)生沉降即可。

所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)側(cè)均設(shè)置曝氣條，第一反應(yīng)器的曝氣條與第一進(jìn)氣管連接，第二反應(yīng)器的曝氣條與第二進(jìn)氣管連接。鼓風(fēng)機(jī)的氣體通過曝氣條送入反應(yīng)器，提供氧氣的同時(shí)還可以防止反應(yīng)器內(nèi)漂浮物下降。

所述第一排氣管和第二排氣管處設(shè)有水封。防止排氣管內(nèi)氣體竄入反應(yīng)器內(nèi)。

所述基準(zhǔn)水為蒸餾水。采用蒸餾水作為基準(zhǔn)水，減少了水源本身對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，采用蒸餾水與污水做對(duì)比使得測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確。

所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)還置有污泥和硝化抑制劑。

所述控制器與顯示屏連接。

優(yōu)選的，所述恒溫容器為低溫恒溫水槽。

利用如上裝置測(cè)定農(nóng)村生活污水慢速降解碳源的方法，包括以下步驟：

步驟1：在第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)加入污泥；

步驟2：在第一反應(yīng)器內(nèi)加入待測(cè)污水和硝化抑制劑，在第二反應(yīng)器內(nèi)加入基準(zhǔn)水和硝化抑制劑；

步驟3：第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，以設(shè)定時(shí)長為一測(cè)試周期，監(jiān)測(cè)第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的變化；

步驟4：根據(jù)溶解氧傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將第二反應(yīng)器的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，得出第一反應(yīng)器的慢速降解碳源的含量。

所述步驟1中，第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)加入污泥的量相同。

所述步驟2中，第一反應(yīng)器加入待測(cè)污水的量和第二反應(yīng)器加入基準(zhǔn)水的量相同，第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器加入硝化抑制劑的量相同。

所述步驟3中，監(jiān)測(cè)溶解氧變化的過程為：

當(dāng)溶解氧傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)低于設(shè)定下限值時(shí)，停止采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過時(shí)間t₁后向第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)通入空氣；當(dāng)溶解氧傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)高于設(shè)定上限值時(shí)，停止通入空氣，經(jīng)過時(shí)間t₂后，開始采集設(shè)定時(shí)長內(nèi)的溶解氧數(shù)據(jù)。

所述步驟4中，根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的溶解氧數(shù)據(jù)，得到第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器的耗氧速率-時(shí)間曲線圖，對(duì)耗氧速率-時(shí)間曲線求積分，由第二反應(yīng)器的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出第一反應(yīng)器內(nèi)待測(cè)污水慢速降解碳源的含量。

優(yōu)選的，所述步驟1的具體過程可以為：

量取設(shè)定值的污泥，經(jīng)攪勻后均分為兩份，采用蒸餾水對(duì)污泥清洗三遍并沉淀設(shè)定時(shí)間后分別加入第一反應(yīng)器與第二反應(yīng)器，經(jīng)過設(shè)定時(shí)長的內(nèi)源呼吸過程后，沉淀設(shè)定時(shí)間后排出上清液。經(jīng)過這一過程，第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器內(nèi)污泥的微生物利用自身能源物質(zhì)進(jìn)行呼吸，完成該過程之后，再加入污水和蒸餾水進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的污泥自身都基本不會(huì)再耗氧，兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)污泥的耗氧情況基本達(dá)到一致，再對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比時(shí)，所得到的污水內(nèi)慢速降解碳源的測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型的裝置中設(shè)置兩個(gè)反應(yīng)器，一個(gè)反應(yīng)器作為基準(zhǔn)，對(duì)比平行測(cè)試另一個(gè)反應(yīng)器中待測(cè)污水的溶解氧數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以自動(dòng)測(cè)試得出待測(cè)污水的慢速降解碳源含量，提供了平行、可比較的測(cè)試結(jié)果。

本實(shí)用新型中兩個(gè)反應(yīng)器處于同一恒溫容器，提供了外界環(huán)境平行的測(cè)試條件，同時(shí)進(jìn)行兩組試驗(yàn)，使得測(cè)試過程中內(nèi)源呼吸過程不再干擾測(cè)試結(jié)果。

本實(shí)用新型通過控制器+顯示屏的方式采集記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，降低裝置成本，設(shè)置更加靈活。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、磁力攪拌裝置，2、磁力攪拌轉(zhuǎn)子，3、第一反應(yīng)器，4、鼓風(fēng)機(jī)，5、進(jìn)氣管，6、溶解氧探頭，7、單片機(jī)，8、溶解氧控制器，9、顯示屏，10、溶解氧探頭，11、排氣管，12、恒溫水槽，13、第二反應(yīng)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

如圖1所示，為了解決污水慢速降解碳源測(cè)定過程中內(nèi)源呼吸階段對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響問題，本實(shí)用新型提供一種快速便捷、可重復(fù)性測(cè)定污水慢速降解碳源的裝置，主要通過兩組恒溫反應(yīng)器分別測(cè)定污水耗氧速率及內(nèi)源呼吸本底值，通過數(shù)據(jù)計(jì)算得到污水碳源中的慢速可降解碳源含量。一次測(cè)試過程中同時(shí)得到待測(cè)水樣的耗氧速率曲線及污泥的耗氧速率曲線，通過兩組曲線計(jì)算得出慢速降解碳源。

該裝置主要包括裝置外殼、第一反應(yīng)器3、第二反應(yīng)器13、溶解氧傳感器(本實(shí)施例中采用溶解氧探頭)、一組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、顯示屏9、一組恒溫水槽12。測(cè)試過程中第一反應(yīng)器3與第二反應(yīng)器13同時(shí)進(jìn)行，第一反應(yīng)器3中為待測(cè)水樣，第二反應(yīng)器13中為蒸餾水。

裝置外殼集成恒溫水槽12與顯示屏9及溶解氧傳感器、溶解氧控制器8，并提供接口供數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13為圓柱狀，上下采用法蘭連接，內(nèi)側(cè)設(shè)置固定式曝氣條，曝氣條與進(jìn)氣管5連接，第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13底部設(shè)置攪拌裝置(本實(shí)施例中采用磁力攪拌裝置1)，磁力攪拌裝置1上固定式磁力攪拌轉(zhuǎn)子2，第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13頂部均設(shè)置開口，分別為進(jìn)氣口、排氣口及溶解氧探頭插口，進(jìn)氣口上插設(shè)進(jìn)氣管5，排氣口上插設(shè)排氣管11，第一反應(yīng)器3的溶解氧探頭插口上插設(shè)溶解氧探頭6，第二反應(yīng)器13的溶解氧探頭插口上插設(shè)溶解氧探頭10。

第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13進(jìn)氣管5通過氣管與鼓風(fēng)機(jī)4相連。

第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13排氣管11處設(shè)有水封。

溶解氧傳感器配有控制器及RS232數(shù)據(jù)傳輸接口，溶解氧量程0～20mg/L，精度±0.1mg/L，信號(hào)輸出0～20mA。

本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為單片機(jī)7，具備兩路數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、控制功能，可存儲(chǔ)10000組數(shù)據(jù)，采集結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在觸摸屏上，可對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。

顯示屏9上可實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，同時(shí)可對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

恒溫水槽12為低溫恒溫水槽，可控制水溫在0～30℃，精度±0.1℃。

本實(shí)用新型的裝置測(cè)定方法如下：

測(cè)試前在兩組反應(yīng)器內(nèi)加入定量污泥；量取設(shè)定值的污泥，經(jīng)攪勻后均分為兩份，采用蒸餾水對(duì)污泥清洗三遍并沉淀設(shè)定時(shí)間后分別加入第一反應(yīng)器3與第二反應(yīng)器13，經(jīng)過設(shè)定時(shí)長的內(nèi)源呼吸過程后，沉淀設(shè)定時(shí)間后排出上清液；

開始測(cè)試時(shí)在第一反應(yīng)器3中加入定量待測(cè)污水及硝化抑制劑，第二反應(yīng)器13中加入與第一反應(yīng)器3等量蒸餾水及硝化抑制劑；

通過單片機(jī)7采集溶解氧探頭6和溶解氧探頭10數(shù)據(jù)并分別記錄，當(dāng)溶解氧達(dá)到儀器設(shè)定下限值DO_min后，停止采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過時(shí)間t₁后控制鼓風(fēng)機(jī)4開啟；當(dāng)溶解氧達(dá)到儀器設(shè)定上限值DO_max后，控制鼓風(fēng)機(jī)4關(guān)閉，經(jīng)過時(shí)間t₂后，開始采集數(shù)據(jù)；

經(jīng)過一個(gè)測(cè)試周期，兩組數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示在觸摸屏上；

所得數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為數(shù)據(jù)文件，經(jīng)平滑處理及曲線擬合后，可得到耗氧速率-時(shí)間圖(根據(jù)污泥的濃度(MLVSS)、反應(yīng)時(shí)間t和反應(yīng)瓶內(nèi)溶解氧變化率可以求得污泥的耗氧速率)，圖中第二反應(yīng)器13的數(shù)據(jù)可作為第一反應(yīng)器3數(shù)據(jù)的基線，第二反應(yīng)器13的數(shù)據(jù)與第一反應(yīng)器3的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，使得第一反應(yīng)器3中X_S部分測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確。

所得的耗氧速率-時(shí)間圖上，進(jìn)行積分計(jì)算，得出X_S含量，第二反應(yīng)器13得出的X_S含量-第一反應(yīng)器3得出的X_S含量，即為第一反應(yīng)器3內(nèi)污水的慢速降解碳源的含量。

本實(shí)用新型的具體操作過程如下：

打開儀器，通過顯示屏9進(jìn)入設(shè)定界面，設(shè)定水浴溫度為20℃，設(shè)置DO_min＝1mg/L，DO_max＝5mg/L，采集間隔t＝10s，采集延時(shí)t₁＝30s，采集延時(shí)t₂＝30s，內(nèi)源時(shí)間t₃＝2h，測(cè)試時(shí)間t₄＝4h，Y_H＝0.67mgVSS/mgCOD。

定量量取曝氣池中4L活性污泥，攪勻后均分為兩份，用蒸餾水清洗三遍沉淀30min后分別加入第一反應(yīng)器3與第二反應(yīng)器13。

通過顯示屏9進(jìn)入內(nèi)源界面，點(diǎn)擊開始；

經(jīng)t₃時(shí)間反應(yīng)結(jié)束后，沉淀30min后排上清液至1L刻度，量取1000mL污水加入第一反應(yīng)器3，1000mL蒸餾水加入第二反應(yīng)器13，用蒸餾水分別加入兩組反應(yīng)器至反應(yīng)器頂部；

第一反應(yīng)器3和第二反應(yīng)器13中分別加入聚丙烯硫脲試劑作為硝化抑制劑，使之濃度達(dá)到20mg/L；

通過顯示屏9進(jìn)入測(cè)試界面，點(diǎn)擊開始測(cè)試；

當(dāng)溶解氧達(dá)到儀器設(shè)定下限值DO_min后，停止采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過時(shí)間t₁后控制鼓風(fēng)機(jī)4開啟；當(dāng)溶解氧達(dá)到儀器設(shè)定上限值DO_max后，控制鼓風(fēng)機(jī)4關(guān)閉，經(jīng)過時(shí)間t₂后，開始采集數(shù)據(jù)；

經(jīng)過一個(gè)測(cè)試周期，兩組數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示在顯示屏9上；通過顯示屏9進(jìn)入測(cè)試界面，觀察兩組數(shù)據(jù)情況；

經(jīng)t₄時(shí)間反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)入數(shù)據(jù)結(jié)果界面，進(jìn)行結(jié)果計(jì)算，得到所測(cè)定的X_S數(shù)值，并可導(dǎo)出數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。