CN108318434B - 一种污水净化的监测方法 - Google Patents

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Abstract

为了降低污水净化监测成本，本发明提供了一种污水净化的监测方法，包括：在排污口监测排放水中的第一总磷含量以及在距离排污口一定距离的第二位置监测排放水中的第二总磷含量之间的关系；根据第一总磷含量和第二总磷含量的关系确定污水净化状态是否正常。

Description

一种污水净化的监测方法
技术领域
本发明属于污水处理环保技术领域，具体涉及一种污水净化的监测方法。
背景技术
随着我国经济的发展，人口的急剧增长，废水的排放量越来越多。大量未被处理的生活污水和工业废水排入江河湖泊，受纳水体氮磷富集，藻类滋生，水色浓绿，产生腥臭异味，导致水体富营养化。
湖泊富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻、到生物调控、生态恢复的艰难历程，花费了巨额代价，但收效甚微。单纯营养盐控制难以奏效，它忽视了湖泊内部营养盐循环及生物之间的相互作用，而且还由于内循环及外源污染难以彻底控制，但控制营养盐又是治理富营养化的前提，外源点源污染不彻底截断，外源面源污染不适度控制，即使再好的治理富营养化的措施都会失效。化学药剂或物理方法直接除藻也难以达到治理富营养化的良好效果，而且由于化学药剂释放到水体会引起二次污染，故只能应急，其对生态系统的长期毒理效果还必须一直检测，以免引发生态灾难，单纯除藻是治标不治本的方法。
现有技术中，往往是通过在不同检测点设置监测仪器，检测总磷等参数并进行比较来确定污水净化的效果是否达标。但是，这种方式往往需要进行光谱分析，光谱获取装置的时间较长且购置成本较高。
发明内容
为了降低污水净化效果监控成本，本发明提供了一种污水净化的监测方法，包括：
(1)在排污口监测排放水中的第一总磷含量以及在距离排污口一定距离的第二位置监测排放水中的第二总磷含量之间的关系；
(2)根据第一总磷含量和第二总磷含量的关系确定污水净化状态是否正常。
进一步地，所述步骤(1)包括：
(101)在排污口设置第一消解装置和第一光谱获取装置，在第二位置设置第二消解装置和第二光谱获取装置；所述第一消解装置和第二消解装置具有相同型号和相同参数，所述第一光谱获取装置和第二光谱获取装置具有相同型号和相同参数；
(102)在第一消解装置和第二消解装置处分别采样待检测的排放水，分别得到采样试样；
(103)在所述采样试样中均加入过硫酸钾溶液、进行多重结晶并进行消解和进行盐酸滴定；
(104)通过所述第一光谱获取装置和所述第二光谱获取装置分别获得排污口和第二位置的透过光强对应的第一光谱图像和第二光谱图像；
(105)对比第一光谱图像和第二光谱图像，得到第一总磷含量和第二总磷含量的关系。
进一步地，所述步骤(105)包括：
(110)对第一光谱图像和第二光谱图像的数据分别进行归一化处理得到矩阵A和矩阵B，各自的归一化系数分别为第一光谱图像和第二光谱图像的灰度质心的梯度；
(111)以所述灰度质心为中心、所述预设长度为半径，分别得到对应于第一光谱图像和第二光谱图像的系数矩阵K和K’，其中预设长度为矩阵A和矩阵B的特征值；
(112)将矩阵K和K’对应的像素进行如下变换：
Figure BDA0001612562250000031
Figure BDA0001612562250000032
其中参数k为矩阵K和K’的范数的乘积，
Figure BDA0001612562250000033
为矩阵A叉乘B得到的矩阵，
Figure BDA0001612562250000034
为矩阵K叉乘K’得到的矩阵，Si,j表示上述变换的中间矩阵元素，E＝R/2；
对
Figure BDA0001612562250000035
进行参数k次多小波变换，并且将构成每次多小波变换得到的结果的范数定义为中间对角阵的对角元素值，各元素值依照大小从该中间对角阵的左上排列至右下；
(113)将矩阵A左除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的右下角补齐，得到矩阵X；
(114)将矩阵B右除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的左上角补齐，得到矩阵X’；
(115)计算矩阵X的范数与矩阵X’的范数之间的比值，作为关系比值。
进一步地，所述步骤(2)包括：
当关系比值小于预设阈值时，确认此时污水净化达标，否则确认此时污水净化不达标。
附图说明
图1示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明的优选实施例的污水净化的监测方法，污水净化的监测方法，包括：
(1)在排污口监测排放水中的第一总磷含量以及在距离排污口一定距离的第二位置监测排放水中的第二总磷含量之间的关系；
(2)根据第一总磷含量和第二总磷含量的关系确定污水净化状态是否正常。
优选地，所述步骤(1)包括：
(101)在排污口设置第一消解装置和第一光谱获取装置，在第二位置设置第二消解装置和第二光谱获取装置；所述第一消解装置和第二消解装置具有相同型号和相同参数，所述第一光谱获取装置和第二光谱获取装置具有相同型号和相同参数；
(102)在第一消解装置和第二消解装置处分别采样待检测的排放水，分别得到采样试样；
(103)在所述采样试样中均加入过硫酸钾溶液、进行多重结晶并进行消解和进行盐酸滴定；
(104)通过所述第一光谱获取装置和所述第二光谱获取装置分别获得排污口和第二位置的透过光强对应的第一光谱图像和第二光谱图像；
(105)对比第一光谱图像和第二光谱图像，得到第一总磷含量和第二总磷含量的关系。
优选地，所述步骤(105)包括：
(110)对第一光谱图像和第二光谱图像的数据分别进行归一化处理得到矩阵A和矩阵B，各自的归一化系数分别为第一光谱图像和第二光谱图像的灰度质心的梯度；
(111)以所述灰度质心为中心、所述预设长度为半径，分别得到对应于第一光谱图像和第二光谱图像的系数矩阵K和K’，其中预设长度为矩阵A和矩阵B的特征值；
(112)将矩阵K和K’对应的像素进行如下变换：
Figure BDA0001612562250000051
Figure BDA0001612562250000052
其中参数k为矩阵K和K’的范数的乘积，
Figure BDA0001612562250000053
为矩阵A叉乘B得到的矩阵，
Figure BDA0001612562250000054
为矩阵K叉乘K’得到的矩阵，Si,j表示上述变换的中间矩阵元素，E＝R/2；
对
Figure BDA0001612562250000055
进行参数k次多小波变换，并且将构成每次多小波变换得到的结果的范数定义为中间对角阵的对角元素值，各元素值依照大小从该中间对角阵的左上排列至右下；
(113)将矩阵A左除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的右下角补齐，得到矩阵X；
(114)将矩阵B右除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的左上角补齐，得到矩阵X’；
(115)计算矩阵X的范数与矩阵X’的范数之间的比值，作为关系比值。
优选地，所述步骤(2)包括：
当关系比值小于预设阈值时，确认此时污水净化达标，否则确认此时污水净化不达标，该预设阈值由实地试验的经验值确定。
本领域技术人员应当理解的是，本发明中的光谱获取装置是光谱分析装置中获取透过光强的光路设备部分，而不包括光谱分析相关的设备部分。而且，本发明中的上述光谱相关图像数据的处理可以由远程计算机实现，从而极大地降低了购置完整的光谱分析装置所需的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种污水净化的监测方法，包括：
(1)在排污口监测排放水中的第一总磷含量以及在距离排污口一定距离的第二位置监测排放水中的第二总磷含量之间的关系；
(2)根据第一总磷含量和第二总磷含量的关系确定污水净化状态是否正常；
所述步骤(1)包括：
(101)在排污口设置第一消解装置和第一光谱获取装置，在第二位置设置第二消解装置和第二光谱获取装置；所述第一消解装置和第二消解装置具有相同型号和相同参数，所述第一光谱获取装置和第二光谱获取装置具有相同型号和相同参数；
(102)在第一消解装置和第二消解装置处分别采样待检测的排放水，分别得到采样试样；
(103)在所述采样试样中均加入过硫酸钾溶液、进行多重结晶并进行消解和进行盐酸滴定；
(104)通过所述第一光谱获取装置和所述第二光谱获取装置分别获得排污口和第二位置的透过光强对应的第一光谱图像和第二光谱图像；
(105)对比第一光谱图像和第二光谱图像，得到第一总磷含量和第二总磷含量的关系；
其特征在于，所述步骤(105)包括：
(110)对第一光谱图像和第二光谱图像的数据分别进行归一化处理得到矩阵A和矩阵B，各自的归一化系数分别为第一光谱图像和第二光谱图像的灰度质心的梯度；
(111)以所述灰度质心为中心、预设长度R为半径，分别得到对应于第一光谱图像和第二光谱图像的系数矩阵K和K’，其中预设长度R为矩阵A和矩阵B的特征值；
(112)将矩阵K和K’对应的像素进行如下变换：
Figure FDA0002165938840000021
Figure FDA0002165938840000022
其中参数k为矩阵K和K’的范数的乘积，
Figure FDA0002165938840000023
为矩阵A叉乘B得到的矩阵，
Figure FDA0002165938840000024
为矩阵K叉乘K’得到的矩阵，Si,j表示上述变换的中间矩阵元素，E＝R/2；
对
Figure FDA0002165938840000025
进行参数k次多小波变换，并且将构成每次多小波变换得到的结果的范数定义为中间对角阵的对角元素值，各元素值依照大小从该中间对角阵的左上排列至右下；
(113)将矩阵A左除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的右下角补齐，得到矩阵X；
(114)将矩阵B右除上述中间对角阵，阶数不一致时按照对角线为1的矩阵从阶数较少的矩阵的左上角补齐，得到矩阵X’；
(115)计算矩阵X的范数与矩阵X’的范数之间的比值，作为关系比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
当关系比值小于预设阈值时，确认此时污水净化达标，否则确认此时污水净化不达标。
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