CN108562620B - 利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置及方法，利用欧姆表测定污水流过绝缘导管产生的感应电势，在欧姆表上并联已知电阻值的电阻，测定已知电阻值的电阻两端的分压，感应电势减去电阻两端的分压，得到产生感应电势的绝缘导管的电势分压，再根据串、并联电路电压、电流和电阻的关系，计算得到产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水处理反应器的电阻值。该方法可用于在污水处理装置中产生感应电势和感应电流，并用于污水电阻的原位测定，从而确定污水受离子污染的程度。

Description

利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置及方法
技术领域
本发明属于环境工程和电磁学分析技术领域，涉及一种测定污水电阻的电磁学方法，具体涉及一种利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置及方法。
背景技术
水的电阻大小与水质有直接关系。水的电阻受到水体含盐量、离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关。水越纯，电阻越大，电导率越小。反之，水体受盐分、离子的污染越严重，水体的电阻越小，电导率也越大。污水电阻值的大小可以作为判断污水受离子等导电性物质污染程度的判断依据。目前尚未见到利用电磁学方法来测量污水电阻值的方法，而电阻值作为污水排放的一项指标，有必要提供一种能够快速测量污水电阻值的方法，该方法的提出可以为基于感应电势的便携式污水水质监测设备的研发提供指导和依据。更进一步，污水生物处理过程本质上是微生物催化的氧化还原反应，涉及电子在供体与受体间的转移和传递。目前已有大量的研究证明，将污水生物处理过程暴露在适宜强度的磁场中，污水生物处理过程将得到强化。所以有必要提供一种利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用磁场产生的感应电势原位测定污水电阻的装置及方法，在污水处理过程中利用磁场产生的感应电势和串、并联电路可原位测定污水电阻。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种利用磁场产生感应电势原位测定污水电阻的装置，包括N磁极、S磁极和绝缘导管，N磁极和S磁极设置在污水处理装置外部，使污水处理装置周围产生磁场，绝缘导管竖直设置在污水处理装置内部，绝缘导管的上端和下端引出导线，导线分别与欧姆表相连，同时欧姆表还并联有已知电阻值的电阻；污水处理装置底部设置有用于使污水处理装置内污水沿绝缘导管自下向上或自下向上流动的动力装置。
本发明进一步的改进在于，绝缘导管为上、下开口的玻璃导管、有机玻璃导管或橡胶导管。
本发明进一步的改进在于，动力装置为蠕动泵或曝气装置。
一种测定污水电阻的方法，利用欧姆表测定污水流过绝缘导管产生的感应电势，在欧姆表上并联已知电阻值的电阻，测定已知电阻值的电阻两端的分压，感应电势减去电阻两端的分压，得到产生感应电势的绝缘导管的电势分压，再根据串、并联电路电压、电流和电阻的关系，计算得到产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水的电阻值。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过在污水处理反应装置外部设置磁极，在污水处理反应器中设置绝缘导管，使污水定向流过绝缘导管产生感应电势，而后建立外部电路，通过测量外部电路中电阻的电势分压，利用串、并联电路电阻与电势分压关系，最终求得污水电阻。本发明利用污水在磁场中定向流动切割磁力线，产生感应电势，系统中的自由电子做定向移动产生感应电流。磁场和电场的双重作用将对污水生物处理过程带来积极影响，提升处理效果。本发明装置简单，检测速度快。
本发明通过先利用欧姆表测定磁场中污水流过绝缘导管产生的感应电势，在欧姆表上并联已知电阻值的电阻，测定已知电阻值的电阻两端的分压，感应电势减去电阻两端的分压，得到产生感应电势的绝缘导管的电势分压，再根据串、并联电路电压、电流和电阻的关系，计算得到产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水处理反应器的电阻值。该方法可以现场快速测定污水电阻，具有检测时间短，无需大型仪器等特点。该方法可用于在污水处理装置中利用磁场产生感应电势和感应电流改善污水处理效果；此外，还能够进行污水电阻的原位测定，确定污水受离子污染的程度。
附图说明
图1为污水处理系统感应电势产生原理图。
图2为测量电路图。
图3为本发明装置的等效电路图。
图中，1为N磁极，2为S磁极，3为污水处理装置，4为绝缘导管，5为欧姆表，6为电阻。
具体实施方式
以下结合附图和具体步骤对本发明做进一步解释说明。
参见图1-图3，本发明的测定污水电阻的装置，包括N磁极1、S磁极2和绝缘导管3，N磁极1和S磁极2设置在污水处理装置3外部，使得污水处理装置3周围产生磁场，绝缘导管4竖直设置在污水处理装置3内部，绝缘导管4的上端和下端引出导线，导线分别与欧姆表5相连，同时欧姆表还并联有已知电阻值的电阻6；污水处理装置1底部连接有用于使污水处理装置内污水沿绝缘导管自下向上或自上向下流动的动力装置。动力装置可以为蠕动泵或曝气装置。
测量时，首先利用磁铁南(S)、北(N)两极在污水处理装置周围产生磁场，随后在污水处理装置中放置绝缘导管，利用外部水泵或气流驱动污水定向流过绝缘导管产生感应电势，利用欧姆表测定产生的感应电势，V总；而后建立外部电路，在电路中串联一个已知电阻值的电阻(R阻)，通过测量可得已知电阻的分压V1分。利用串联电路电阻与电势分压的关系，绝缘导管的内阻所分电压：V2分＝V总-V1分。由于绝缘导管的内阻(R内)和污水电阻(R污)均未知，因此，通过改变电路中串联的电阻的电阻值，得到两组电压测定结果，即可求得产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水处理反应器的电阻值。具体步骤如下：
1、利用磁极在污水处理装置原位产生感应电势
首先，在污水处理装置外部设置N、S磁极，在污水处理装置周围产生磁场；其次，在污水处理装置内部设置绝缘导管(即上下开口的玻璃导管、有机玻璃导管或橡胶导管)，在绝缘导管上端和下端引出导线，利用欧姆表可以测得感应电势。
2、外部测试电路
在引出的导线两端串联已知电阻值的电阻，测定已知电阻值的电阻两端的分压。
3、计算过程
利用欧姆表测定产生的感应电势，V总；而后测量已知电阻(R阻)的分压(V1分)，利用感应电势减去电阻两端的分压，绝缘导管的内阻所分电压：V2分＝V总-V1分。通过改变电路中串联的电阻的电阻值，得到两组不同的数值，利用串、并联电路电压、电流和电阻的关系，联立即可求得产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水的电阻。
以下是具体实施实例。
实施例
如图2所示，建立一测量装置，测定人工配水的电阻。系统中污水处理装置3为污水生物处理反应器。污水生物处理反应器内的泥水混合液在蠕动泵作用下沿图2所示方向定向流动。图2中的外接电阻为电阻箱。当电路中接入不同的电阻时，测定结果见表1。根据测定结果计算得到的产生感应电势的绝缘导管的内阻和污水的电阻分别为：35649Ω和51950Ω。
表1 利用磁场产生感应电势原位测定内阻和污水处理反应器电阻
Figure GDA0002450848660000041

Claims (3)

1.一种利用磁场产生感应电势原位测定污水电阻的装置，其特征在于，包括N磁极、S磁极和绝缘导管，N磁极和S磁极设置在污水处理装置外部，使污水处理装置周围产生磁场，绝缘导管竖直设置在污水处理装置内部，绝缘导管的上端口和下端口引出导线，导线分别与欧姆表相连，同时欧姆表还并联有已知电阻值的电阻；污水处理装置底部设置有用于使污水处理装置内污水沿绝缘导管自下向上或自下向上流动的动力装置；
绝缘导管为上、下开口的玻璃导管或橡胶导管；
动力装置为蠕动泵或曝气装置。
2.根据权利要求1所述的一种利用磁场产生感应电势原位测定污水电阻的装置，其特征在于，绝缘导管为有机玻璃导管。
3.一种基于权利要求1所述装置的测定污水电阻的方法，其特征在于，首先利用磁铁南、北两极在污水处理装置周围产生磁场，随后在污水处理装置中放置绝缘导管，在绝缘导管上端口和下端口引出导线，利用外部水泵或气流驱动污水定向流过绝缘导管产生感应电势，利用欧姆表测定污水流过绝缘导管产生的感应电势，在欧姆表上并联已知电阻值的电阻，测定已知电阻值的电阻两端的分压，感应电势减去电阻两端的分压，得到产生感应电势的绝缘导管内的污水的电势分压，再根据串、并联电路电压、电流和电阻的关系，通过改变电路中串联的电阻的电阻值，计算得到产生感应电势的绝缘导管内的污水的内阻和绝缘导管外部的污水的电阻值。
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