CN115096769A - 基于电流测量污泥沉降性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提供一种基于电流测量污泥沉降性能的装置及基于电流测量污泥沉降性能的方法。上述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，包括：取样筒；第一电极和第二电极设置于取样筒内，第二电极为条形电极，第一电极以及第二电极的长度大于取样筒内容置1000ml污水时污水的高度；第一电极的一端与控制器电性连接，第二电极的两端分别与控制器电性连接，控制器用于检测第二电极两端的电流差。上述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，能够根据第二电极两端的电流差与数据库进行比对，得到污泥沉降性能参数；该装置不需要人工读数，人工计算，控制器能够自动计算出污泥沉降性能参数，提高了检测的准确性。

Description

基于电流测量污泥沉降性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于电流测量污泥沉降性能的装置及基于电流测量污泥沉降性能的方法。

背景技术

污泥沉降性能是污水处理行业日常运维生产和保证出水达标的重要监测指标。当前阶段常用的监测污泥沉降性能的传统方法就是用1000mL的量筒取1000mL的水样静止30分钟后，观测污泥沉降情况来判断污泥沉降性能以此作为出水水质控制的预判依据。该方法的缺点是整个检测过程依靠人工完成，人工取样、人工读数，存在较多的不稳定性，如不同的操作人员测量结果不同、读数存在误差等，导致污泥沉降性能的检测结果准确性较差。

发明内容

本发明提供一种基于电流测量污泥沉降性能的装置及基于电流测量污泥沉降性能的方法，用以解决现有技术中人工现场操作导致污泥沉降性能检测结果准确性差的缺陷。

本发明提供一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，包括：取样筒；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极设置于所述取样筒内，所述第二电极为条形电极，所述第一电极以及所述第二电极的长度大于所述取样筒内容置1000ml污水时污水的高度；控制器，所述第一电极的一端与所述控制器电性连接，所述第二电极的两端分别与所述控制器电性连接，所述控制器用于检测所述第二电极两端的电流差。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，所述第一电极为条形电极。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，所述第一电极为筒形件，所述第一电极的外壁与所述取样筒的内壁连接。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，还包括液位传感器，设置于所述取样筒内，所述液位传感器与所述控制器电性连接。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，还包括：进液管，与所述取样筒连接；泵，设置于所述进液管，所述泵与所述控制器电性连接。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，还包括：出液管，与所述取样筒连接；阀门，设置于所述出液管，所述阀门与所述控制器电性连接。

本发明还提供一种利用如上所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置执行基于电流测量污泥沉降性能的方法，包括：在预设沉降时长的开始时刻，向所述第一电极通电；获取所述预设沉降时长终止时刻所述第二电极两端的第一电流差；将所述第一电流差与数据库进行对比，得到所述预设沉降时长的污泥沉降性能参数。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的方法，所述方法还包括：获取所述预设沉降时长内，每个沉降时间点所述第二电极两端的第二电流差；将所述第二电流差与所述数据库进行对比，得到预设沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的方法，所述方法还包括：在所述预设沉降时长的开始时刻检测所述第二电极的电流，基于所述电流以及电压计算污水的第一等效电阻；基于所述第一等效电阻计算所述预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的所述第二电极两端的电流差；基于所述电流差与所述污泥沉降量的对应关系，建立所述数据库。

根据本发明提供的一种基于电流测量污泥沉降性能的方法，所述基于所述第一等效电阻计算所述预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的所述第二电极两端的电流差的步骤进一步包括：获取每个污泥沉降量所对应的清水层的第二等效电阻；基于所述第二等效电阻与泥水层的第三等效电阻并联后等于所述第一等效电阻的关系，计算所述第三等效电阻；基于所述第二等效电阻和所述第三等效电阻计算所述第二电极两端的电流差。

本发明实施例提供的基于电流测量污泥沉降性能的装置，通过设置第一电极、第二电极和控制器，能够根据第二电极两端的电流差与数据库进行比对，得到污泥沉降性能参数；该装置不需要人工读数，人工计算，控制器能够自动计算出污泥沉降性能参数，提高了检测的准确性；同时，该装置可检测出污泥沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数，提高了污水分析的精确性，便于人们更好地对污水进行处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的基于电流测量污泥沉降性能的装置的结构示意图之一；

图2是本发明提供的基于电流测量污泥沉降性能的装置的结构示意图之二；

附图标记：

10：取样筒；21：第一电极；22：第二电极；30：控制器；40：液位传感器；51：进液管；52：泵；61：出液管；62：阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合图1和图2描述本发明的基于电流测量污泥沉降性能的装置及基于电流测量污泥沉降性能的方法。

如图1和图2所示，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的装置包括：取样筒10、第一电极21、第二电极22和控制器30。第一电极21和第二电极22设置于取样筒10内，第二电极22为条形电极，第一电极21以及第二电极22的长度大于取样筒10容置1000ml污水时污水的高度，第一电极21和第二电极22的长度方向与取样筒10的高度方向一致。第一电极21的一端与控制器30电性连接，第二电极22的两端分别与控制器30电性连接，控制器30用于检测第二电极22两端的电流差。

具体来说，污泥沉降性能包括：污泥沉降比、污泥浓度以及污泥体积指数。污泥沉降比指将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度，静置沉淀30分钟后，则沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%），又称污泥沉降体积（SV30）以mL/L表示。污泥体积指数为：污泥沉降比与污泥浓度的比值。

在本实施例中，第一电极21和第二电极22设置于取样筒10内，控制器30用于为第一电极21通电。当第一电极21通电后，取样筒10内的污水导电，第二电极22与控制器30之间形成的回路导通，第二电极22的两端产生电流。在污泥沉降过程中，随着水样中污泥逐渐沉淀，水样会分为上层的清水层和下层的泥水层，此时，第二电极22的两端分别位于清水层和泥水层中，由于清水和泥水的电阻不同，泥水层的导电率更高，第二电极22两端的电流值也会不同，进而产生电流差。

进一步地，在污泥沉降过程中，随着污泥逐渐沉淀，第二电极22靠近取样筒10底面的一端其电流值逐渐增大，而第二电极22远离取样筒10底面的一端由于其处于清水层的部分越来越多，其电流值逐渐变小，进而，在污泥沉降过程中，随着污泥逐渐沉淀，第二电极22两端的电流差会越来越大，且在污泥沉降的每个时间点，第二电极22两端均会有一个电流差，将该电流差与数据库对比，即可得到该电流差所对应的污泥沉降量，进而可以确定出污泥沉降时间点的污泥沉降性能参数。

具体地，数据库为污泥沉降过程中，每个电流差所对应的污泥沉降量，将实时的电流差与数据库中的电流差进行对比，即可得到该沉降时间点该电流差所对应的污泥沉降量，进而可以计算出污泥沉降比、污泥体积指数等污泥沉降性能参数。

进一步地，在本实施例中，控制器30用于生成内部数据库，记录污泥沉降时长，获取污泥沉降过程中每个沉降时间点第二电极22两端的电流差，并与存储在其内部的数据库进行比对，以得到污泥沉降量，进而根据污泥沉降量计算污泥沉降性能参数并进行显示。

进一步地，在本实施例中，控制器30包含但不限于显示屏、操作键、CPU、信号处理模块、输入输出接口等主要部件。支持但不限于数据显示、信号报警、数据上传、程序更新、数字量输入输出、4-20ma/0-10v输入输出、RS485/232通信等功能。

本发明实施例提供的基于电流测量污泥沉降性能的装置，通过设置第一电极、第二电极和控制器，能够根据第二电极两端的电流差与数据库进行比对，得到污泥沉降性能参数；该装置不需要人工读数，人工计算，控制器能够自动计算出污泥沉降性能参数，提高了检测的准确性；同时，该装置可检测出污泥沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数，提高了污水分析的精确性，便于人们更好地对污水进行处理。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，第一电极21为条形电极。具体来说，在本实施例中，第一电极21用于使取样筒10内的污水导电，进而使第二电极22与控制器30形成的回路导通。进一步地，第一电极21的长度要大于取样筒10内容置1000ml污水时污水的高度，在本实施例中，第一电极21的长度与第二电极22的长度相同。

如图2所示，在本发明的另一个实施例中，第一电极21为筒形件，第一电极21的外壁与取样筒10的内壁连接。第一电极21为筒形件可保证放电均匀，以提高污泥沉降性能检测结果的准确性。

可选地，第一电极21的数量也可以为多个，多个第一电极21沿取样筒10的内壁环形设置。

如图1和图2所示，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的装置还包括液位传感器40。液位传感器40设置于取样筒10内，液位传感器40与控制器30电性连接。

具体来说，液位传感器40设置于取样筒10内容积为1000ml处，当取样筒10内污水的容积达到1000ml时，液位传感器40发送信号至控制器30，控制器30控制取样筒10内停止进水。

进一步地，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的装置还包括进液管51和泵52。进液管51与取样筒10连接，泵52设置于进液管51，泵52与控制器30电性连接。

具体来说，在泵52的作用下，污水由进液管51进入取样筒10内，当液位传感器40检测到污水的容积为1000ml时，液位传感器40发送信号至控制器30，控制器30控制泵52停止工作。

进一步地，基于电流测量污泥沉降性能的装置还包括出液管61和阀门62。出液管61与取样筒10连接，阀门62设置于出液管，阀门62与控制器30电性连接。当测量结束后，污水由出液管61排出，以实现自动抽取污水以及自动排空污水，不需要操作人员频繁取样、排空污水，降低了操作人员的劳动强度。

本发明实施例提供的基于电流测量污泥沉降性能的装置，可实现无人值守、自动检测、定时检测分析污泥沉降性能，提高了污泥沉降性能检测的准确性，提高了生产效率，降低了成本投入；采用电流检测污泥沉降性能不受天气、光照、温度、水质PH等条件的影响，对使用环境要求较低；同时，该装置不需要经常清洗，日常使用时电极、取样筒等附着污泥泥垢后不影响正常监测。

本发明实施例还提供了一种基于电流测量污泥沉降性能的方法，具体包括以下步骤：

步骤101：在预设沉降时长的开始时刻，向第一电极21通电；步骤102：获取预设沉降时长终止时刻第二电极22两端的第一电流差；步骤103：将第一电流差与数据库进行对比，得到预设沉降时长的污泥沉降性能参数。

具体来说，假设预设沉降时长为30分钟。在取样筒10内装满1000ml污水时，污泥开始沉降，此时，控制控制器30向第一电极21通电。第一电极21通电后使污水导电，进而使第二电极22与控制器30形成的回路导通。

在污泥沉降过程中，随着水样中污泥逐渐沉淀，水样会分为上层的清水层和下层的泥水层，此时，第二电极22的两端分别位于清水层和泥水层中，由于清水和泥水的电阻不同，泥水层的导电率更高，第二电极22两端的电流值也会不同，进而产生电流差。在污泥沉降时长达到30分钟时，获取第二电极22两端的第一电流差，将第一电流差与数据库进行对比，得到沉降时长为30分钟的污泥沉降性能参数。

具体地，在污泥沉降过程中，随着污泥逐渐沉淀，第二电极22靠近取样筒10底面的一端其电流值逐渐增大，而第二电极22远离取样筒10底面的一端由于其处于清水层的部分越来越多，其电流值逐渐变小，进而，在污泥沉降过程中，随着污泥逐渐沉淀，第二电极22两端的电流差会越来越大，将污泥沉降时长为30分钟时，第二电极22两端的第一电流差与数据库对比，得到该第一电流差所对应的污泥沉降量，进而可以计算出沉降时长为30分钟时的污泥沉降性能参数。

本发明实施例提供的基于电流测量污泥沉降性能的方法，通过在污泥沉降过程中获取第二电极两端的电流差，并将该电流差与数据库进行比对，可得到污泥沉降性能参数；该方法不需要人工读数，人工计算，控制器能够自动计算出污泥沉降性能参数，提高了检测的准确性。

进一步地，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的方法还包括以下步骤：获取预设沉降时长内，每个沉降时间点第二电极22两端的第二电流差；将第二电流差与数据库进行对比，得到预设沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

具体来说，在污泥开始沉降时，控制器30记录污泥沉降时间。在污泥沉降的每个时间点，第二电极22两端均会产生一个第二电流差，将该第二电流差与数据库对比，即可得到污泥沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

本发明实施例提供的基于电流测量污泥沉降性能的方法可检测出污泥沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数，提高了污水分析的精确性，便于人们更好地对污水进行处理。

进一步地，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的方法还包括以下步骤：在预设沉降时长的开始时刻检测第二电极的电流，基于电流以及电压计算污水的第一等效电阻；基于第一等效电阻计算预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的第二电极两端的电流差；基于电流差与污泥沉降量的对应关系，建立数据库。

具体来说，由于污水导电，可将取样筒10内1000ml的污水当作一个电阻，在污泥沉降的开始时刻，取样筒10内的污水基本上为比较均匀的泥水混合物，此时泥水混合物的电阻为第一等效电阻。此时，第二电极22两端的电流相同，差值为零，获取流经第二电极22的电流值，根据电压、电流和电阻之间的关系，即可计算出第一等效电阻的值和每个污泥沉降时间点所对应的电流差值并生成数据库。在污泥沉降过程中，污水混合物分为清水层和泥水层，清水层和泥水层的整体的电阻为第一等效电阻，因此，流经第二电极22的电流总值不变，但是由于清水层和泥水层的导电率不同，因此，第二电极22两端存在电流差。

进一步地，基于第一等效电阻计算预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的第二电极两端的电流差的步骤进一步包括：获取每个污泥沉降量所对应的清水层的第二等效电阻；基于第二等效电阻与泥水层的第三等效电阻并联后等于第一等效电阻的关系，计算第三等效电阻；基于第二等效电阻和第三等效电阻计算第二电极两端的电流差。

具体来说，在污泥沉降过程中，清水层和泥水层组成的整体的电阻为第一等效电阻，即：清水层的第二等效电阻与泥水层的第三等效电阻并联后的电阻值等于第一等效电阻，其中，根据电阻的计算公式，R=ρL/S 其中，R为电阻，ρ表示电阻的电阻率，L表示电阻的长度，S表示电阻的横截面积，ρ和S为常数，清水层的第二等效电阻仅与清水层的高度有关，而清水层的高度等于水样的总高度减去泥水层的高度，即减去污泥沉降量，也就是说，在污泥沉降过程中，针对每个污泥沉降量可计算出清水层高度，进而计算出第二等效电阻，进而根据第三等效电阻与第二等效电阻并联后等于第一等效电阻的关系计算出第三等效电阻，从而可以计算出第二电极22两端的电流差。即，在测量之前先建立电流差与污泥沉降量的对应关系的数据库，在测量时，根据控制器30检测到的第二电极22两端的电流差与数据库中的电流差进行比对，可获得该电流差所对应的污泥沉降量，进而计算出污泥沉降性能参数。

需要说明的是：根据水样的来源不同，水质有很大差别，不同的水质其污泥沉降性能参数不同。采用本发明实施例提供的测量污泥沉降性能的方法进行检测时，每次进水后控制器30会针对此次水样在污泥沉降开始时刻测量水样的第一等效电阻，建立此次临时数据库，然后根据该数据库再进行检测比对，避免了控制器30中存储固定数据库，导致检测时控制器30比对混乱，造成测量错误的问题发生。

进一步地，在本发明的实施例中，基于电流测量污泥沉降性能的方法还包括以下步骤：在预设沉降时长的开始时刻之前，控制泵52启动，使污水进入取样筒10内。在污水体积达到1000ml时，控制泵52停止工作。在污泥沉降性能检测完毕后，控制阀门62开启，使取样筒10内的污水排空。

具体来说，在检测前，控制器30控制泵52开启，使污水由进液管51进入取样筒10内，当取样筒10内污水体积达到1000ml时，触发液位传感器40发送信号至控制器30，控制器30控制泵52停止工作，取样筒10停止进水。

控制器30开始记录沉降时间，同时向第一电极21通电，第二电极22与控制器30形成的回路导通。污泥开始沉降，控制器30检测污泥沉降过程中，第二电极22两端的电流差，并记录该电流差。控制器30将沉降时长为30分钟时的第一电流差与数据库进行对比，得到沉降时长为30分钟的污泥沉降性能参数。

检测完毕后，控制器30控制阀门62开启，污水由出液管61排出。此时，可进行下一个污泥沉降性能参数的检测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，包括：

取样筒；

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极设置于所述取样筒内，所述第二电极为条形电极，所述第一电极以及所述第二电极的长度大于所述取样筒内容置1000ml污水时污水的高度；

控制器，所述第一电极的一端与所述控制器电性连接，所述第二电极的两端分别与所述控制器电性连接，所述控制器用于检测所述第二电极两端的电流差。

2.根据权利要求1所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，所述第一电极为条形电极。

3.根据权利要求1所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，所述第一电极为筒形件，所述第一电极的外壁与所述取样筒的内壁连接。

4.根据权利要求1所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，还包括液位传感器，设置于所述取样筒内，所述液位传感器与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，还包括：

进液管，与所述取样筒连接；

泵，设置于所述进液管，所述泵与所述控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置，其特征在于，还包括：

出液管，与所述取样筒连接；

阀门，设置于所述出液管，所述阀门与所述控制器电性连接。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的基于电流测量污泥沉降性能的装置执行基于电流测量污泥沉降性能的方法，其特征在于，包括：

在预设沉降时长的开始时刻，向所述第一电极通电；

获取所述预设沉降时长终止时刻所述第二电极两端的第一电流差；

将所述第一电流差与数据库进行对比，得到所述预设沉降时长的污泥沉降性能参数。

8.根据权利要求7所述的基于电流测量污泥沉降性能的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述预设沉降时长内，每个沉降时间点所述第二电极两端的第二电流差；

将所述第二电流差与所述数据库进行对比，得到预设沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

9.根据权利要求7或8所述的基于电流测量污泥沉降性能的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述预设沉降时长的开始时刻检测所述第二电极的电流，基于所述电流以及电压计算污水的第一等效电阻；

基于所述第一等效电阻计算所述预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的所述第二电极两端的电流差；

基于所述电流差与所述污泥沉降量的对应关系，建立所述数据库。

10.根据权利要求9所述的基于电流测量污泥沉降性能的方法，其特征在于，所述基于所述第一等效电阻计算所述预设沉降时长内，每个污泥沉降量所对应的所述第二电极两端的电流差的步骤进一步包括：

获取每个污泥沉降量所对应的清水层的第二等效电阻；

基于所述第二等效电阻与泥水层的第三等效电阻并联后等于所述第一等效电阻的关系，计算所述第三等效电阻；

基于所述第二等效电阻和所述第三等效电阻计算所述第二电极两端的电流差。

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