[发明专利]一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种曝气设备充氧效率的测试方法与装置，特别是关于一种水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置。

背景技术

污水处理中氧化沟工艺以其处理流程简单、处理效果稳定、管理维护方便、投资和运行费用较低、排泥量少及抗冲击负荷能力强等特点，在我国污水处理行业得到了广泛的应用。随着出水水质标准的不断提高以及节能降耗的要求，污水处理厂在实际运行过程中需要对曝气设备进行精细化管理。而根据曝气设备在实际工况下的充氧效率，可以有步骤地改善工艺运行效果和降低运行成本。因此，测试和分析曝气设备在实际工况下的充氧效率十分重要。在曝气设备中，水平轴表面曝气设备是氧化沟处理工艺的关键设备，该设备兼有充氧、推进、混合等功能，类型多样，应用广泛，其一般包括曝气转碟机和曝气转刷机。考察水平轴曝气设备充氧能力和能量利用率的重要指标是充氧效率，充氧效率是曝气设备在输入单位功率时氧的转移量,充氧效率的高低会影响到氧化沟对化学需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）和氨氮的去除效率，同时也影响到运行能耗的高低，其为一个综合性的重要经济参数。水平轴表面曝气设备充氧效率取决于该设备的性能、污水水质和运行条件等。

水平轴表面曝气设备充氧性能参数一般由设备生产厂家提供的清水充氧效率，然后乘以经验系数近似计算实际工况下的充氧能力。清水充氧测试原理为“消氧-复氧”过程，方法概括如下：首先，利用亚硫酸钠和氯化钴将测试水池内的清水脱氧为零。然后，开启曝气转碟或转刷充氧直至氧化沟内清水溶解氧接近饱和溶解氧值，记录清水溶解氧上升曲线，利用双膜扩散理论计算得出氧传质系数（K_La），再根据水池体积与饱和溶解氧值计算得出水平轴表面曝气设备的充氧量。然而在实际工况下直接测试水平轴表面曝气设备的充氧性能时，不适合采用清水测试的“消氧-复氧”方法，这是因为大型反应池内“消氧”的代价高、时间长，且氧化沟内水体为活性污泥和污水的混合液，该过程不仅会消耗大量的亚硫酸钠和氯化钴药品，而且会引入大量的盐，因此改变污泥的渗透压，同时氯化钴有一定的毒性，这些都会影响活性污泥的活性。因此，水平轴表面曝气设备在污水和清水中的充氧能力有较大不同；此外，水平轴表面曝气设备充氧能力还受到淹没深度、水温等条件的综合影响。因此，根据清水测试结果近似估算的方法难以满足设备精细控制的要求，亟需研究在不影响氧化沟正常运行的情况下，原位测试曝气转碟或转刷在污水中的实际充氧效率的方法，从而支持污水处理厂的优化运行和精细管理，弥补清水充氧参数的不足。

在目前已有的原位测试曝气设备充氧性能的方法中，针对鼓风曝气系统，已有尾气法和呼吸速率法。在尾气法中，通过测试逸散气体中氧含量，对比新鲜空气中的氧含量，可以计算氧的转移效率，从而估算鼓风曝气系统的充氧性能。由于水平表面曝气设备没有逸散气体，因此无法应用尾气法来测试水平轴表面曝气设备的充氧性能。在呼吸速率法中，通过离线测试活性污泥的呼吸速率，根据充氧速率和耗氧速率相等的假设，可以估算鼓风曝气系统的充氧系数。由于水平轴表面曝气设备安装在固定位置曝气，因此不存在鼓风曝气的连续充氧特征，也就不存在充氧速率和耗氧速率的平衡过程，因此上述测试方法也不适合水平轴表面曝气设备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在不影响氧化沟实际运行的水平轴表面曝气设备充氧效率的在线测试方法与装置。