一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法與裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法與裝置，其包括以下步驟：1）測(cè)量水平軸表面曝氣設(shè)備的軸功率N；2）在水平軸表面曝氣設(shè)備前選取測(cè)點(diǎn)一，在水平軸表面曝氣設(shè)備后間隔選取測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三，并測(cè)量測(cè)點(diǎn)一到測(cè)點(diǎn)三的以下參數(shù)：①測(cè)量測(cè)點(diǎn)一、二和三處的溶解氧濃度DO1、DO2、DO3和流速v1、v2、v3，并取測(cè)點(diǎn)一、二和三處流速的平均值作為氧化溝內(nèi)混合液流速v＝1/3(v1+v2+v3)；②測(cè)量測(cè)點(diǎn)一和測(cè)點(diǎn)二的水平距離L1，以及測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三的水平距離L2；③測(cè)量氧化溝橫截面積A，并計(jì)算氧化溝內(nèi)瞬時(shí)流量Q＝v·A；3）計(jì)算水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧效率E。本發(fā)明可以廣泛用于污水廠(chǎng)運(yùn)行管理及智能控制領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種曝氣設(shè)備充氧效率的測(cè)試方法與裝置，特別是關(guān)于一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]污水處理中氧化溝工藝以其處理流程簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、管理維護(hù)方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、排泥量少及抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在我國(guó)污水處理行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及節(jié)能降耗的要求，污水處理廠(chǎng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)曝氣設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理。而根據(jù)曝氣設(shè)備在實(shí)際工況下的充氧效率，可以有步驟地改善工藝運(yùn)行效果和降低運(yùn)行成本。因此，測(cè)試和分析曝氣設(shè)備在實(shí)際工況下的充氧效率十分重要。在曝氣設(shè)備中，水平軸表面曝氣設(shè)備是氧化溝處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備兼有充氧、推進(jìn)、混合等功能，類(lèi)型多樣，應(yīng)用廣泛，其一般包括曝氣轉(zhuǎn)碟機(jī)和曝氣轉(zhuǎn)刷機(jī)?？疾焖捷S曝氣設(shè)備充氧能力和能量利用率的重要指標(biāo)是充氧效率，充氧效率是曝氣設(shè)備在輸入單位功率時(shí)氧的轉(zhuǎn)移量，充氧效率的高低會(huì)影響到氧化溝對(duì)化學(xué)需氧量(C0D，Chemical Oxygen Demand)和氨氮的去除效率，同時(shí)也影響到運(yùn)行能耗的高低,其為一個(gè)綜合性的重要經(jīng)濟(jì)參數(shù)。水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率取決于該設(shè)備的性能、污水水質(zhì)和運(yùn)行條件等。
[0003]水平軸表面曝氣設(shè)備充氧性能參數(shù)一般由設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的清水充氧效率，然后乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)近似計(jì)算實(shí)際工況下的充氧能力。清水充氧測(cè)試原理為“消氧-復(fù)氧”過(guò)程，方法概括如下:首先，利用亞硫酸鈉和氯化鈷將測(cè)試水池內(nèi)的清水脫氧為零。然后，開(kāi)啟曝氣轉(zhuǎn)碟或轉(zhuǎn)刷充氧直至氧化溝內(nèi)清水溶解氧接近飽和溶解氧值，記錄清水溶解氧上升曲線(xiàn)，利用雙膜擴(kuò)散理論計(jì)算得出氧傳質(zhì)系數(shù)(K#)，再根據(jù)水池體積與飽和溶解氧值計(jì)算得出水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧量。然而在實(shí)際工況下直接測(cè)試水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧性能時(shí)，不適合采用清水測(cè)試的“消氧-復(fù)氧”方法，這是因?yàn)榇笮头磻?yīng)池內(nèi)“消氧”的代價(jià)高、時(shí)間長(zhǎng)，且氧化溝內(nèi)水體為活性污泥和污水的混合液，該過(guò)程不僅會(huì)消耗大量的亞硫酸鈉和氯化鈷藥品，而且會(huì)引入大量的鹽，因此改變污泥的滲透壓，同時(shí)氯化鈷有一定的毒性，這些都會(huì)影響活性污泥的活性。因此，水平軸表面曝氣設(shè)備在污水和清水中的充氧能力有較大不同；此外，水平軸表面曝氣設(shè)備充氧能力還受到淹沒(méi)深度、水溫等條件的綜合影響。因此，根據(jù)清水測(cè)試結(jié)果近似估算的方法難以滿(mǎn)足設(shè)備精細(xì)控制的要求，亟需研究在不影響氧化溝正常運(yùn)行的情況下，原位測(cè)試曝氣轉(zhuǎn)碟或轉(zhuǎn)刷在污水中的實(shí)際充氧效率的方法，從而支持污水處理廠(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行和精細(xì)管理，彌補(bǔ)清水充氧參數(shù)的不足。
[0004]在目前已有的原位測(cè)試曝氣設(shè)備充氧性能的方法中，針對(duì)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，已有尾氣法和呼吸速率法。在尾氣法中，通過(guò)測(cè)試逸散氣體中氧含量，對(duì)比新鮮空氣中的氧含量，可以計(jì)算氧的轉(zhuǎn)移效率，從而估算鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的充氧性能。由于水平表面曝氣設(shè)備沒(méi)有逸散氣體，因此無(wú)法應(yīng)用尾氣法來(lái)測(cè)試水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧性能。在呼吸速率法中，通過(guò)離線(xiàn)測(cè)試活性污泥的呼吸速率，根據(jù)充氧速率和耗氧速率相等的假設(shè)，可以估算鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的充氧系數(shù)。由于水平軸表面曝氣設(shè)備安裝在固定位置曝氣，因此不存在鼓風(fēng)曝氣的連續(xù)充氧特征，也就不存在充氧速率和耗氧速率的平衡過(guò)程，因此上述測(cè)試方法也不適合水平軸表面曝氣設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種在不影響氧化溝實(shí)際運(yùn)行的水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法與裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法，其包括以下步驟:1)測(cè)量水平軸表面曝氣設(shè)備的軸功率N ;2)在水平軸表面曝氣設(shè)備前選取測(cè)點(diǎn)一，在水平軸表面曝氣設(shè)備后間隔選取測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三，并測(cè)量測(cè)點(diǎn)一到測(cè)點(diǎn)三的以下參數(shù):①測(cè)量測(cè)點(diǎn)一、二和三處的溶解氧濃度DOp DO2, DO3和流速Vpv2、v3，并取測(cè)點(diǎn)一、二和三處流速的平均值作為氧化溝內(nèi)混合液流速V= l/3(vi+v2+v3)測(cè)量測(cè)點(diǎn)一和測(cè)點(diǎn)二的水平距離L1,以及測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三的水平距離L2 測(cè)量氧化溝橫截面積A，并計(jì)算氧化溝內(nèi)瞬時(shí)流量Q = V.A ;3)通過(guò)以下公式計(jì)算水平軸表面曝氣設(shè)備
的充氧效率
【權(quán)利要求】
1.一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法，其包括以下步驟: 1)測(cè)量水平軸表面曝氣設(shè)備的軸功率N； 2)在水平軸表面曝氣設(shè)備前選取測(cè)點(diǎn)一，在水平軸表面曝氣設(shè)備后間隔選取測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三，并測(cè)量測(cè)點(diǎn)一到測(cè)點(diǎn)三的以下參數(shù): ①測(cè)量測(cè)點(diǎn)一、二和三處的溶解氧濃度D01、D02、DO3和流速Vl、v2、v3，并取測(cè)點(diǎn)一、二和三處流速的平均值作為氧化溝內(nèi)混合液流速V = 1/3(v1+v2+v3)； ②測(cè)量測(cè)點(diǎn)一和測(cè)點(diǎn)二的水平距離L1,以及測(cè)點(diǎn)二和測(cè)點(diǎn)三的水平距離L2； ③測(cè)量氧化溝橫截面積A,并計(jì)算氧化溝內(nèi)瞬時(shí)流量Q= V-A; 3)通過(guò)以下公式計(jì)算水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧效率E:
2.如權(quán)利要求1所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法，其特征在于:上述水平軸表面曝氣設(shè)備的充氧效率E的推導(dǎo)過(guò)程如下: 在氧化溝內(nèi)混合液流動(dòng)的過(guò)程中，在水平軸表面曝氣設(shè)備的前、后位置，氧化溝內(nèi)溶解氧存在如下的物質(zhì)平衡表達(dá)式:

3.如權(quán)利要求2所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法，其特征在于:當(dāng)水平軸表面曝氣設(shè)備采用轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)時(shí)，單臺(tái)碟片充氧效率Sdn:
4.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試方法的裝置，其特征在于:它包括一測(cè)量桿、一流速探頭、一溶解氧探頭、一測(cè)試儀表顯示器和一套筒； 所述測(cè)量桿外表面具有刻度線(xiàn)，其底端與所述流速探頭緊固連接，所述溶解氧探頭緊固連接在所述流速探頭的上方的所述測(cè)量桿上，所述流速探頭和所述溶解氧探頭分別電連接所述測(cè)試儀表顯示器；所述套筒為軸向具有一圓弧開(kāi)口的圓管，圓管外壁上從上至下依次設(shè)置一掛鉤和兩圓環(huán)；所述掛鉤固定在氧化溝外設(shè)置的護(hù)欄的水平扶手上，兩所述圓環(huán)分別連接在與水平扶手相連的兩側(cè)欄桿上；將連接所述流速探頭和所述溶解氧探頭的所述測(cè)量桿從所述套筒的圓弧開(kāi)口處放入所述套筒內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)量桿由兩節(jié)以上中空?qǐng)A形桿組成，所述中空?qǐng)A形桿的一端為具有外螺紋的公接頭，另一端為具有內(nèi)螺紋的母接頭，且公接頭和母接頭的長(zhǎng)度在3cm以上，相鄰兩個(gè)所述中空?qǐng)A形桿之間螺紋連接；所述中空?qǐng)A形桿采用公稱(chēng)直徑為20mm、壁厚3mm以上且長(zhǎng)度為Im的鋼管。
6.如權(quán)利要求4所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試裝置，其特征在于:所述套筒采用公稱(chēng)直徑為40mm的鋼管，且沿軸向切開(kāi)弦長(zhǎng)30mm開(kāi)口。
7.如權(quán)利要求5所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試裝置，其特征在于:所述套筒采用公稱(chēng)直徑為40mm的鋼管，且沿軸向切開(kāi)弦長(zhǎng)30mm開(kāi)口。
8.如權(quán)利要求4或5或6或7所述的一種水平軸表面曝氣設(shè)備充氧效率的在線(xiàn)測(cè)試裝置，其特征在于:所述流速探頭 與所述溶解氧探頭之間的垂直距離優(yōu)選為20cm。
【文檔編號(hào)】G01L3/26GK103776570SQ201410058176
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】邱勇, 田宇心, 施漢昌, 熊天煜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)