申請日2013.10.02

　　公開(公告)日2015.09.23

　　IPC分類號G01N27/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污水廠進(jìn)水毒性預(yù)警監(jiān)測方法。連續(xù)采集生化池活性污泥與進(jìn)水按比例混合預(yù)曝氣，再泵入完全混合預(yù)警反應(yīng)器，利用溶解氧電極對DO進(jìn)行實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC系統(tǒng)采集與分析，根據(jù)公式DOY%=(DO2-DO1)/DO0*100計算出DOY%(DO0為系統(tǒng)消耗溶解氧的量、DO1為毒性物質(zhì)沖擊前溶解氧水平、DO2為毒性物質(zhì)沖擊后溶解氧水平)，與預(yù)先設(shè)定的抑制率值進(jìn)行比較，評價進(jìn)水對生化池活性污泥的抑制性。本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)測污水廠進(jìn)水毒性，真實反映進(jìn)水對本廠活性污泥的毒性情況，而且操作維護(hù)簡單、成本低廉，適用與污水處理廠進(jìn)水毒性在線監(jiān)測。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水廠進(jìn)水毒性預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于具體步驟為：

　　一、建立一個污水廠進(jìn)水毒性預(yù)警裝置，包括污水供給系統(tǒng)(1)、污泥供給系統(tǒng)(2)、預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)、完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)、PLC系統(tǒng)(12)和碳源儲存器(23)，所述污水供給系統(tǒng)(1)和污泥供給系統(tǒng)(2)分別通過污水泵(3)、污泥泵(4)與預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)相連;通過蠕動泵(20)從預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)泵送混合液，經(jīng)過盤式硅膠管(22)進(jìn)入完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18);利用與DO1傳感器(10)連接的DO1電極(11)和與DO2傳感器(13)連接的DO2電極(14)分別對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)和完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)中的DO值進(jìn)行監(jiān)測;DO1傳感器(10)和DO2傳感器(13)與PLC系統(tǒng)(12)相連，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與判斷;碳源儲存器(23)通過管路向預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中定量注入乙酸鈉，維持一定量的COD含量 ;

　　預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)底部置有第一磁力攪拌子(8)，通過磁力攪拌器(6)控制轉(zhuǎn)速，曝氣機(9)通過曝氣管連接曝氣頭(7)為預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中的混合液提供充足的溶解氧;

　　碳源儲存器(23)中儲存有一定濃度的乙酸鈉溶液，通過管路定量投加于預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中;

　　盤式硅膠管(22)兩端分別連有預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)和完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)，并通過蠕動泵(20) 使混合液連續(xù)流動;利用DO1電極(11)和DO2電極(14)分別對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)和完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)中的DO值進(jìn)行監(jiān)測;

　　完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)內(nèi)壁表面置有擾流擋板(17)，使混合液在第二磁力攪拌子(19)攪拌作用下混合更加均勻，避免出現(xiàn)循環(huán)流，頂部置有封蓋(15)，使得完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)所處環(huán)境密閉，避免外界空氣對監(jiān)測的干擾;

　　二、將污泥流量Q1和污水流量Q2控制為Q1: Q2=1-2:3，使進(jìn)入預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)的混合液中含有MLSS為1000mg/L，打開曝氣機(9)，并調(diào)節(jié)氣量使預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中的DO值為5.5-6.0mg/L，控制混合液的水力停留時間即HRT為1～3min，通過磁力攪拌器(6)保證污水與污泥的充分接觸反應(yīng);

　　三、在步驟(二)同等條件下把污水置換成放置2小時以上的清水，同時使用DO2電極(14)對完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)中的DO值進(jìn)行檢測并記錄，計算出DO0=DOq-DOw;DO0為混合液消耗的溶解氧，DOq為通入清水時監(jiān)測到的DO值，DOw為通入污水時監(jiān)測到的DO值;

　　四、使用蠕動泵(20)把混合液通過盤式硅膠管(22)泵入完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)中，并控制其HRT為2min;控制碳源儲存器(23)使投加到預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中乙酸鈉的量為100 mg/L;

　　五、利用DO1傳感器(10)連接的DO1電極(11)對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中的混合液進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，控制DO為5.5-6.0 mg/L;利用DO2傳感器(13) 連接的DO2電極(14)對完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)中的DO進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并通過PLC系統(tǒng)(12)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與分析;

　　六、PLC系統(tǒng)(12)對DO2傳感器(13)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與分析，根據(jù)預(yù)先植入的公式：DOY%=(DO2-DO1)/DO0*100計算出DOY%;DO0為混合液消耗的溶解氧、DO1為毒性物質(zhì)沖擊前溶解氧水平、DO2為毒性物質(zhì)沖擊后溶解氧水平，并與預(yù)設(shè)的DO抑制率DOY1 、DOY2 、DOY3比較：

　　當(dāng)DOY≤DOY1，不報警，指示燈綠色，表明進(jìn)水中不含污泥毒性物質(zhì);

　　當(dāng)DOY1

　　當(dāng)DOY2

　　當(dāng)DOY≥DOY3，報警，指示燈紅色，表明進(jìn)水中含有污泥毒性物質(zhì)，毒性很大，需要采取污水廠受沖擊的應(yīng)急方案;

　　步驟(二)中，控制預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器(5)中的混合液DO值為5.5-6.0mg/L，HRT為1-3min，需要與完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)匹配;

　　步驟(四)中，盤式硅膠管(22)直徑為10mm，長度為2.8m，呈螺旋狀盤繞于有機圓柱體表面;完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)內(nèi)壁表面置有擾流擋板(17)，使混合液在第二磁力攪拌子(19)攪拌作用下混合更加均勻，避免出現(xiàn)循環(huán)流，頂部置有封蓋(15)，使得完全混合預(yù)警反應(yīng)器(18)所處環(huán)境密閉，避免外界空氣對監(jiān)測的干擾;

　　步驟(六)中，預(yù)設(shè)的DOY%分別為，DOY1 =10%、DOY2 =30%、DOY3 =50%。

　　說明書

　　污水廠進(jìn)水毒性預(yù)警監(jiān)測方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其是含有工業(yè)廢水的污水，特別是一種在線連續(xù)監(jiān)測污水廠進(jìn)水毒性的監(jiān)測方法。

　　背景技術(shù)

　　目前的水處理技術(shù)工藝中，活性污泥法仍然以其處理流程簡單、運行費用低廉、維護(hù)便利等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于各大中小型污水處理廠。隨著我國工業(yè)發(fā)展腳步的加快，工業(yè)廢水排放量的逐年加大，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水并入城市生活污水進(jìn)入污水處理廠的情況較為普遍，而其中可能含有大量的微生物毒性物質(zhì)，這些毒性物質(zhì)會抑制活性污泥微生物的正常代謝過程，造成污水處理過程不穩(wěn)定，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況，甚至可能導(dǎo)致整個活性污泥系統(tǒng)崩潰，繼而可能進(jìn)行耗時費力的培菌工作，給污水廠日常運營和管理帶來極大的不便。因此，城市污水廠進(jìn)水毒性監(jiān)測設(shè)備的研究和開發(fā)顯的非常重要，依靠進(jìn)水毒性監(jiān)測設(shè)備可以迅速了解進(jìn)水毒性情況，并針對不同毒性程度的進(jìn)水采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，最大程度減輕毒性物質(zhì)對活性污泥微生物的抑制作用，保證出水連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

　　當(dāng)前考察城市污水廠進(jìn)水毒性作用的技術(shù)有ATP發(fā)光、酶抑制、Microtox、Hatox-1800等毒性監(jiān)測方法，然而，這些方法基于分子生物學(xué)測試、發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光及生物電流變化等原理，其測試對象和測試條件與實際污水處理廠活性污泥系統(tǒng)完全不同，測試結(jié)果不能真實反映活性污泥中微生物的受抑制情況;電流變化程度與毒性物質(zhì)對微生物的抑制程度線性相關(guān)性不高，代表性不強，同樣不能進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測。

　　呼吸速率(Oxygen Uptake rate)，是活性污泥微生物好氧利用有機物時的氧消耗速率，是表征活性污泥微生物活性的理論指標(biāo)，即活性污泥OUR的變化情況就可反應(yīng)微生物受抑制性程度，進(jìn)而可以判定進(jìn)水中是否含有活性污泥微生物毒性物質(zhì)及毒性程度。在這一原理基礎(chǔ)上開發(fā)的污水生物毒性監(jiān)測設(shè)備較少，已開發(fā)的設(shè)備存在系統(tǒng)復(fù)雜、連續(xù)監(jiān)測不穩(wěn)定、維護(hù)要求高、雙溶解氧電極設(shè)備之間的系統(tǒng)誤差等問題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定有效的裝置與監(jiān)測方法對污水廠進(jìn)水毒性進(jìn)行監(jiān)測，本監(jiān)測方法以O(shè)UR為原理，采用DO抑制率為指標(biāo)對污水廠進(jìn)水毒性進(jìn)行實時監(jiān)測。

　　具體步驟為：

　　(1)建立一個污水廠進(jìn)水毒性預(yù)警裝置，包括污水供給系統(tǒng)、污泥供給系統(tǒng)、預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器、完全混合預(yù)警反應(yīng)器、PLC系統(tǒng)和碳源儲存器，所述污水供給系統(tǒng)和污泥供給系統(tǒng)分別通過污水泵、污泥泵與預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器相連;通過蠕動泵從預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器泵送混合液，經(jīng)過盤式硅膠管進(jìn)入完全混合預(yù)警反應(yīng)器;利用與DO1傳感器連接的DO1電極和與DO2傳感器連接的DO2電極分別對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器和完全混合預(yù)警反應(yīng)器中的DO值進(jìn)行監(jiān)測;DO1傳感器和DO2傳感器與PLC系統(tǒng)相連，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與判斷;碳源儲存器通過管路向預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中定量注入乙酸鈉，維持一定量的COD含量 。

　　預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器底部置有第一磁力攪拌子，通過磁力攪拌器控制轉(zhuǎn)速，曝氣機通過曝氣管連接曝氣頭為預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中的混合液提供充足的溶解氧。

　　碳源儲存器中儲存有一定濃度的乙酸鈉溶液，通過管路定量投加于預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中。

　　盤式硅膠管兩端分別連有預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器和完全混合預(yù)警反應(yīng)器，并通過蠕動泵使混合液連續(xù)流動;利用DO1電極和DO2電極分別對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器和完全混合預(yù)警反應(yīng)器中的DO值進(jìn)行監(jiān)測。

　　完全混合預(yù)警反應(yīng)器內(nèi)壁表面置有擾流擋板，使混合液在第二磁力攪拌子攪拌作用下混合更加均勻，避免出現(xiàn)循環(huán)流，頂部置有封蓋，使得完全混合預(yù)警反應(yīng)器所處環(huán)境密閉，避免外界空氣對監(jiān)測的干擾。

　　(2)將污泥流量Q1和污水流量Q2控制為Q1: Q2=1-2:3，使進(jìn)入預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器的混合液中含有MLSS為1000mg/L，打開曝氣機，并調(diào)節(jié)氣量使預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中的DO值為5.5-6.0mg/L，控制混合液的水力停留時間(HRT)為1～3min，通過磁力攪拌器保證污水與污泥的充分接觸反應(yīng);

　　(3)在步驟(2)同等條件下把污水置換成放置2小時以上的清水，同時使用DO2電極對完全混合預(yù)警反應(yīng)器中的DO值進(jìn)行檢測并記錄，計算出DO0=DOq-DOw(DO0為混合液消耗的溶解氧，DOq為通入清水時監(jiān)測到的DO值，DOw為通入污水時監(jiān)測到的DO值)。

　　(4)使用蠕動泵把混合液通過盤式硅膠管22泵入完全混合預(yù)警反應(yīng)器中，并控制其HRT為2min;控制碳源儲存器使投加到預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中乙酸鈉的量為100 mg/L COD;

　　(5)利用DO1傳感器連接的DO1電極對預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中的混合液進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，控制DO為5.5-6.0 mg/L;利用DO2傳感器連接的DO2電極對完全混合反應(yīng)器中的DO進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并通過PLC系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與分析。

　　(6)PLC系統(tǒng)對DO2傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與分析，根據(jù)預(yù)先植入的公式：DOY%=(DO2-DO1)/DO0*100計算出DOY%(DO0為系統(tǒng)消耗溶解氧的量、DO1為毒性物質(zhì)沖擊前溶解氧水平、DO2為毒性物質(zhì)沖擊后溶解氧水平)，并與預(yù)設(shè)的DO抑制率DOY1 、DOY2 、DOY3比較：

　　當(dāng)DOY≤DOY1，不報警，指示燈綠色，表明進(jìn)水中不含污泥毒性物質(zhì)。

　　當(dāng)DOY1

　　當(dāng)DOY2

　　當(dāng)DOY≥DOY3，報警，指示燈紅色，表明進(jìn)水中含有污泥毒性物質(zhì)，毒性很大，需要采取污水廠受沖擊的應(yīng)急方案。

　　步驟(2)中，控制預(yù)曝氣完全混合反應(yīng)器中的混合液DO值為5.5-6.0mg/L，HRT為1-3min(需要與完全混合預(yù)警反應(yīng)器匹配)。

　　步驟(4)中，盤式硅膠管直徑為10mm，長度為2.8m，呈螺旋狀盤繞于有機圓柱體表面;完全混合預(yù)警反應(yīng)器內(nèi)壁表面置有擾流擋板，使混合液在第二磁力攪拌子攪拌作用下混合更加均勻，避免出現(xiàn)循環(huán)流，頂部置有封蓋，使得完全混合預(yù)警反應(yīng)器所處環(huán)境密閉，避免外界空氣對監(jiān)測的干擾。

　　步驟(6)中，預(yù)設(shè)的DOY%分別為，DOY1 =10%、DOY2 =30%、DOY3 =50%。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點為：

　　(1)實時采集生化池污泥與沉砂池進(jìn)水，監(jiān)測結(jié)果代表性強;(2)污泥與污水提前充分接觸，增加接觸時間，反應(yīng)更完全;(3)增加預(yù)曝氣階段，減小進(jìn)水溶解氧對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響;(4)使用單只溶解氧電極，減小電極間的系統(tǒng)誤差;(5)增加碳源補充系統(tǒng)，避免因進(jìn)水碳源不足造成毒性預(yù)警監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確的情況。