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(m3／d，m3／h)；(2)沉砂池水位(m)；(3)沉砂量、筛渣量(0.005~0.02m3／l000m3污水)；(4)初次沉淀池的排泥量(m3／d，m3／h)；(5)供气量，气水比，单位曝气池容积的供气量(m3／d，m3／m3污水，m3／m3·h)(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(m3／d，m3／投入污泥干重kg)(10)投药量(混凝剂等)、投药率(kg／d，kg／sskg，％)；(11)滤饼或脱水污泥重量(kg／d)；(12)其它杂用水量(m3／d，m3／h)；(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(kg／d)。2污水与污泥的质取样口项目沉砂池入口初次沉淀池入口初次沉淀池出口二次沉淀池出口排放口曝气池中各处或出口水温外观浊度臭味pHSSVSS溶解性物质DOBODCODNH4+-NNO3－-N有机氮总磷CI－各种毒物大肠杆菌30分钟污泥沉降比微生相⊙⊙⊙⊙⊙⊙—○—⊙⊙○○○○○○————⊙⊙⊙⊙⊙———⊙⊙——————————⊙⊙⊙⊙⊙——○⊙⊙○—○○——————⊙⊙⊙⊙⊙——○⊙⊙○○○———⊙———⊙⊙⊙⊙△⊙△——○△△———○—△⊙△——⊙⊙—⊙⊙⊙⊙—⊙○※○※———————⊙⊙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2—3h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、P－B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。hD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5．7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P－B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5.9P－B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。1MLSS浓度的检测图5.10MLSS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30—50cm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1COD计(COD自动检测仪)图5.13酸性法COD自动检测仪的系统图2UV计(紫外线吸光度自动检测仪)图5.14UV计示意图3TOC计(TOC自动检测仪)图5.15单通道方式的TOC检测仪系统图4TOD(TOD自动检测仪)图5.16TOD检测仪的系统图名称特点注意事项COD计酸性法:适用于氯离子微量或不含氯离子的水样，以1h为周期进行可变连续分析含氯离子时，需投加银剂以去除氯离子，比碱性法费用高碱性法:适用于氯离子含量多的水样，以1h为周期进行可变连续分析测定值与酸性法的测定值不同，有必要预先求出与指定使用酸性法时检测值的相关关系UV计不要添加试剂，运行费用低，可连续检测。但测定值受水样的性状、颜色、SS及浊度的影响。应求出与COD季节性的相关关系；检视窗口的污染对检测值有很大影响；必须对灯泡劣化造成的误差进行校正TOC计短时间内可得到分析结果（以4~5min为周期进行可变连续分析）与COD的相关关系与所含污染成分有关TOD计短时间内可得到分析结果（以3~4min为周期进行可变连续分析）与COD的相关关系与所含污染成分有关。水样中有DO共存时（尤其是TOD值低时），影响大应校正。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Merit20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5.17Merit20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。RA－1000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