第五章 污水处理厂的检测仪表与ica技术

第五章 污水处理厂的检测仪表与ICA技术,5.1 概述,仪表的安装如图所示，它是指操作人员通过显示设备与检测设备(检测功能)掌握(监视功能)设施的物理的与数量的状态，经过判断后，操作人员直接或者通过控制设备及调节设备改变设施的状态，为保持设定值或处于给定的范围而进行必要的操作(控制功能)的设备与技术。,操作员（判断）,计算机系统,调整设备控制设备,显示设备检测设备,自动控制设备判断,检测设备、控制装置,操作,监视,控制指令,调整指令,检测信息,显示信息,控制信号,调整信号,检测信号,显示信号,处理设施,图5.1 检测与控制设备,控制,检测设备、控制装置,一、安装仪表设备的目的,安装仪表设备的目的是通过监测与控制的准确性，来提高处理系统的稳定性、可靠性与处理效率，节省人力与改善操作环境，进而达到在保证处理水质量的前提下，尽可能节省运行费用。,二、设计与安装仪表设备的要点,(1)技术经济分析(2)仪表设备的可靠性与稳定性(3)仪表的功能与工作性能(4)注意处理系统的分阶段施工或变更的情况(5)充分考虑处理系统自动控制的发展,5.2 污水处理厂的检测项目与取样,一、常规检测项目,1 流量与其它有关量,(1)各处理设施的进水流量(m3d，m3h)；(2)沉砂池水位(m)；(3)沉砂量、筛渣量(0.00 50.02m3l000m3污水)；(4)初次沉淀池的排泥量(m3d，m3h)；(5)供气量，气水比，单位曝气池容积的供气量(m3d， m3m3污水， m3m3h)(6)回流污泥量，回流比(m3 d， m3 h，)；(7)剩余污泥量(m3 d)；,(8)浓缩污泥量(m3 d)；(9)消化气产量、循环气量(m3d， m3投入污泥干重kg)(10)投药量(混凝剂等)、投药率(kgd，kgsskg，)；(11)滤饼或脱水污泥重量(kgd)；(12)其它杂用水量(m3d， m3h)；(13)各种设施与设备的耗电量(kwh)；(14)燃料用量(重油、消化气等)(kL， m3）(15)焚烧的灰分量(kgd)。,2 污水与污泥的质,表5.1 与水质有关的检测项目与取样位置,通常检测 适当检测法定检测 过滤后检测,二、检测的取样,1 取样方法,进行DO和微生物等检测时，应准备特殊的专用容器；,对于易变质的项目，要预先在容器内加人防腐剂；,对于易受物理性冲击的活性污泥混合液，应静置于容器中，避免强烈的搅拌；,对于含有易沉淀物质的试样，应当用采样器取样少许，然后迅速移至试样容器。,取样的频度或间隔时间与检测项目种类的管理严格程度有关：,(1)常规定时取样(每日常规检测)在每个工作日的某一时间(13时为好)选择重要位置取样，测定其浊度、pH值、COD、MLDO(混合液溶解氧)、SV(污泥沉降比)、污泥浓度、污泥滤饼的含水率等。并且要了解检测值与一日平均值之间的关系。,(2)非常规定时取样(适当日全面检测) 除了每日常规检测项日外表5.1和表5.2中的某些项日也要在每周或隔周精确地测定一次。,(3)整日连续取样一般每月进行一次这样的检测，至少每年进行4次。在不降雨的日子从上午9时到第二日凌晨2时每隔23h取样一次，每次取样都分析测定pH、浊度、COD、BOD、SS、SV、MLSS、回流污泥浓度等项目，求出1日的浓度变化。有时除上述项目外，也检测大肠杆菌数、滤后的COD和BOD等项目。,(4)短时间内取混合试样沉淀池和污泥处理设施排放污泥时在很短时间内其污泥浓度发生剧烈地变化，应在短时间内多次取样，然后将这些试样等量混合，尽可能使其具有代表性。,(1)沉砂池(进入处理厂的污水)应当避开其他处理设施的返回废水，从水面以下50cm左右处取样，并迅速移至试样瓶。,2 取样位置,(2)初次沉淀池入口(进入初次沉淀池污水)浓度变化受其他处理设施排水泵的运行时间影响很大，应当增加取样次数，当初次沉淀池的数目多于1座时，还应当在各沉淀池入口取样后，再混合起来作为检测水样。,(3)初次沉淀池出口(经沉淀的污水)是对曝气池的运行管理起重要作用的场所，曝气池入口是取样的最好位置。,(5)回流污泥泵(回流污泥)短时间可能变化很大，按短时间内取混合试样的方法取样。,(4)曝气池内(活性污泥混合液ML)依次从其进口至出口几个位置取样。鼓风曝气时，在扩散器释放气泡的位置附近取样；机械搅拌时，在稍微远离搅拌叶片处取样。测MLDO时，预先向瓶中加入硫酸铜，最好用DO检测仪。,(6)二沉池出口或排放口(处理水)应在汇集各二沉池出水的渠道或排放口前的计量槽上取样。当设有加氯消毒设施时可以在消毒之后取样。,(7)初沉池的排泥管或泵(初沉池污泥)初沉池间歇排放污泥，其浓度在排泥期间逐渐减小，应按短时间内取混合试样的方法取样。,(8)浓缩池、消化池、投药池(各设施的排泥、排水和上清液)污泥在这些反应器中的停留时间比污水处理设施的要长，在白天取样就能得到代表性的试样。而投配或排放污泥也是间歇操作，应按短时间内取混合试样。,(9)脱水设备(脱水滤饼、脱水滤液、滤布冲洗水)连续脱水运行时，应昼夜数次取样，然后充分混合后作为试样；间歇运行时，应当在运行一段时间进入稳定状态后再取样。,5.3 检测仪表与方法的选择,一、 仪表的安装位置与检测对象,表5.3和表5.4中给出了活性污泥法污水处理厂中需要安装检测设备的各处理设施与检测项目。,图5.2和图5.3分别表示污水处理系统与污泥处理系统中典型的仪表安装示意图。,图5.2 污水处理系统的仪表安装,图5.3 污泥处理系统的仪表安装,注意检测设备的检测性能良好和管理性能好。,检测设备的检测性能良好是指被检测的项目或要素的计量化容易实现、精度高和稳定性好；,管理性能好是指对于管理对象确实能按照要求与目的，进行科学与技术的管理，而且易于实现。,二、检测仪表与方法的选择,根据以下各项内容与要求来选择：,表5.6和表5.7中列出了污水处理厂各处理设施中主要的检测设备。,(1)检测的目的(2)检测的环境条件(3)检测精度、重现性与响应性(4)维护管理性(5)检测对象的特殊性(6)各种信号的特征(7)检测范围,5.4 污水处理厂常用的检测方法与仪表设备,一、流量的检测方法与设备,流量检测仪表设备主要有：堰板、文丘里管、喷嘴、孔板流量计、转子流量汁、靶式流量计、容积式流量计、涡轮式流量计、冲量式流量计、管式流量计、巴氏计量槽、PB计量槽、电磁流量计、超声波流量计等。,堰板式流量计常用于各并联处理设施流量的检测，以便使流量均匀分配；巴氏计量槽主要设置在最终出水的管渠中，检测总出水流量。,1 堰板式流量计,通过测堰板上游的溢流水深，计算流量。,h,D,水舌,图5. 4 堰法测量原理,图5. 5 堰的种类,注意事项：,1）内面要平滑，边缘10cm以内应特别平滑。2）堰板的内壁面与水渠成直角，且要垂直。直角三角堰凹口的角分线应垂直于水渠，并与水渠宽度B的中心一致。3）在水渠上设置整流板。4）水头测定位置如图57所示。,图5. 6 堰缘形状示意,图5. 7 水位测定位置示意,2 水槽式流量计,巴氏计量槽：是有收缩喉道的明渠，根据水渠推算其流量。,优点：水头损失小，不易堵，运行管理简单，造价低。,图5. 8 巴氏计量槽,PB计量槽：更适用于圆形管道内的流量测定，也可安装在已有的管道中。,图5. 9 PB计量槽,二、污泥浓度的检测方法与仪表,检测方式有光学式、超声波式和放射线式等。一般对低浓度污泥的检测多采用光学式，对高浊度则多采用超声波式。,1 MLSS浓度的检测,图5.10 MLSS检测仪,透射光式,散射光式,透光散射光式,属于低浓度，采用光学式检测仪,注意事项：,(1) 应定期清洗检视窗口。,(2) 检测仪的传感器部分常放置在水面以下3050cm处。,(3) 当被检测的混合液颜色变化影响透光率变化时，宜使用受其影响较小的透光散射光式检测仪。,(4) 在对MLSS检测仪进行校正时，将MLSS的手分析值和MLSS检测仪的测定值进行比较，并作成表示相关关系的曲线图，用来校正检测仪。,2 污泥浓度检测仪,污泥浓度高时，采用超声波浓度检测仪。,图5.11 超声波式浓度检测仪,原理：,注意事项：,(1)试样中的气泡对检测结果影响较大，若气泡较多时，应当采用带有加压消泡装置的检测仪，消泡后再检测。,(2)当有加压消泡装置时，应定期检查加压机构和空气压缩机，排出空气罐中的水：,(3)当由于季节变化而引起污泥颗粒形状的变化，或者由于污泥混合后不均质的情况应用正常的污泥检测结果来校正。,(4)有加压消泡装置时，由于其检测是按更换污泥加压检测的程序进行每检测一次约需要5min左右。因此，当泵是间歇运行时，如果随着泵的启动开始检测的话能够顺利地更换需要检测的污泥。,三、污泥界面的检测方法与仪表,(1)光学式,图5.12 污泥界面的检测方式,(2)超声波式,四、有机物的检测方法与仪表,1 COD计(COD自动检测仪),图5.13 酸性法COD自动检测仪的系统图,2 UV计(紫外线吸光度自动检测仪),图5.14 UV计示意图,3 TOC计(TOC自动检测仪),图5.15 单通道方式的TOC检测仪系统图,4 TOD(TOD自动检测仪),图5.16 TOD检测仪的系统图,表5.1 有机物自动检测仪的特点与注意事项,五、呼吸仪的检测原理及其测量方法,呼吸仪：测定活性污泥的呼吸速率。呼吸速率：单位时间单位体积的微生物所消耗的溶解氧的量。反映了活性污泥最重要的两个生化过程：微生物的生长和底物的消耗。通过测定呼吸速率可以估计生物生长速率、衰亡速率、硝化速率和水解速率等参数。,1 测量原理,好氧降解有机物、硝化过程都会消耗氧，基于液体中DO浓度的测定以及呼吸仪内溶解氧的质量守恒。,方程：,2 常用的呼吸测量方法,Merit 20呼吸测量仪：离线测定污泥系统的耗氧速率。,中继电路,积分回路,记录仪,恒电流源,恒温瓶,硫酸铜溶液,污泥,电磁搅拌器,电解槽,NaOH固体,压力计,图5.17 Merit 20呼吸测量仪示意图,脱氧型呼吸测量仪,空气,活性污泥,电磁搅拌器,溶解氧传感器,微电流放大器,记录仪,图5.17 脱氧型呼吸测量仪示意图,RODTOX呼吸测量仪：开放、曝气的小型生物反应器，其中的活性污泥的DO浓度维持不变后，瞬时加入少量反应底物，反应底物被降解，使DO浓度下降，根据DO浓度的变化，再根据氧传质系数KLa，可以计算出好氧速率变化曲线。,RA1000呼吸测量仪,六、营养物在线传感器,营养物在线传感器：测量氨氮、硝酸盐和溶解性正磷酸盐的浓度。,传感器基本原理：比色法,营养物传感器需要预处理采样液，在仪器箱中安装泵单元、光度计、控制单元、化学药品。,营养传感器的设计,校验和清洗：时间在160min之间，频率5min一次至一天一次。响应时间：一般130min，样品前处理还需要120min。化学药剂消耗量：购买配置好的药品或自行配置。测量精度、范围（生活污水）：氨氮：0.3mg/l（测量范围010mg/l）硝酸氮： 0.5mg/l（测量范围010mg/l）可溶性正磷酸盐： 0.2mg/l（测量范围04mg/l）,七、采样系统,潜水泵,超滤系统（UF）,传感器,水样,输出,采样流量的量程一般在12000ml/h范围内。,采样量小：化学药剂消耗量小，可以安装较小的超滤膜组件。,采样量大：只进行简单的过滤而不必进行超滤，或不过滤时，可以保持较大的流速而避免堵塞管路、泵或阀。,八、检