CN115127966A - 污泥沉降性能的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提供一种污泥沉降性能的测量装置及污泥沉降性能的测量方法。上述的污泥沉降性能的测量装置，包括：取样筒；第一电极和第二电极设置于取样筒内，第二电极的第一端与取样筒的底部之间的距离小于第一电极的第一端与取样筒的底部之间的距离；驱动机构与第一电极以及第二电极连接，用于带动第一电极和第二电极沿所述取样筒的高度方向直线运动；控制器与第一电极、第二电极和驱动机构电性连接。本发明提供的污泥沉降性能的测量装置，能够利用第一电极和第二电极之间的电流差控制驱动机构运动，进而根据驱动机构的位移确定污泥的沉降量，从而计算出污泥的沉降性能，可自动对污泥沉降性能进行检测，提高了测量结果的准确性。

Description

污泥沉降性能的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污泥沉降性能的测量装置及污泥沉降性能的测量方法。

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

本发明提供一种污泥沉降性能的测量装置及污泥沉降性能的测量方法，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。

本发明提供一种污泥沉降性能的测量装置，包括：取样筒，用于容置污水；第一电极和第二电极，设置于所述取样筒内，所述第二电极的第一端与所述取样筒的底部之间的距离小于所述第一电极的第一端与所述取样筒的底部之间的距离；驱动机构，与所述第一电极以及所述第二电极连接，用于带动所述第一电极和所述第二电极沿所述取样筒的高度方向直线运动；控制器，与所述第一电极、所述第二电极和所述驱动机构电性连接，所述控制器用于检测所述第一电极的第一电流值，以及所述第二电极的第二电流值，并根据所述第二电流值与所述第一电流值之间的电流差控制所述驱动机构运动，所述控制器还用于检测所述驱动机构的位移。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量装置，所述第一电极包括：第一电极支管，所述第一电极支管为绝缘体，所述第一电极支管与所述驱动机构连接；第一电极探头，与所述第一电极支管连接，所述第一电极探头为导电体，所述第一电极探头构造成所述第一电极的第一端。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量装置，所述第二电极包括：第二电极支管，所述第二电极支管为绝缘体，所述第二电极支管与所述驱动机构连接；第二电极探头，与所述第二电极支管连接，所述第二电极探头为导电体，所述第二电极探头构造成所述第二电极的第一端。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量装置，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污泥沉降性能的测量装置，所述驱动机构包括：电机，与所述控制器电性连接；丝杆，与所述电机连接，在所述电机的驱动下，所述丝杆能够沿所述取样筒的高度方向直线运动；滑轨，与所述丝杆垂直设置并连接，所述滑轨位于所述取样筒的上方，所述滑轨与所述第一电极和所述第二电极连接。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量装置，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污泥沉降性能的测量装置，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。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量装置，所述第二电极的第一端与所述第一电极的第一端之间的高度差大于2mm且小于或等于5mm。

本发明还提供一种利用如上所述的污泥沉降性能的测量装置执行污泥沉降性能的测量方法，包括：在污泥沉降的开始时刻，控制所述驱动机构运动，带动所述第一电极和所述第二电极位于污水中；在污泥沉降过程中，控制所述第一电极的第一端处于清水中，所述第二电极的第一端处于泥水中，检测所述第一电极与所述第二电极之间的电流差；在所述电流差等于预设值的情况下，控制所述驱动机构再次运动；在污泥沉降时长达到预设时长时，获取所述驱动机构的第一位移，根据所述第一位移计算污泥沉降性能参数。

根据本发明提供的一种污泥沉降性能的测量方法，所述测量方法还包括：记录预设沉降时长内每个沉降时间点内所述驱动机构的第二位移，根据所述第二位移计算每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

本发明提供的污泥沉降性能的测量装置，通过设置第一电极、第二电极、驱动机构和控制器，能够利用第一电极和第二电极之间的电流差控制驱动机构运动，进而根据驱动机构的位移确定污泥的沉降量，从而计算出污泥的沉降性能参数。本发明提供的污泥沉降性能的测量装置不需要人工现场读数、可自动对污泥沉降性能进行检测，提高了测量结果的准确性。

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是本发明提供的污泥沉降性能的测量装置的结构示意图；

附图标记：

10：取样筒；11：进液管；12：泵；13：出液管；14：阀门；21：第一电极；22：第二电极；31：电机；32：丝杆；33：滑轨；40：控制器；50：液位传感器；211：第一电极支管；212：第一电极探头；221：第二电极支管；222：第二电极探头。

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描述本发明的污泥沉降性能的测量装置及污泥沉降性能的测量方法。

如图1所示，在本发明的实施例中，污泥沉降性能的测量装置包括：取样筒10、第一电极21、第二电极22、驱动机构和控制器40。取样筒10用于容置污水，第一电极21和第二电极22设置于取样筒10内，第二电极22的第一端与取样筒10的底部之间的距离小于第一电极21的第一端与取样筒10的底部之间的距离。驱动机构与第一电极21和第二电极22连接，用于带动第一电极21和第二电极22沿取样筒10的高度方向直线运动。控制器40与第一电极21、第二电极22和驱动机构电性连接，控制器40用于检测第一电极21的第一电流值，以及第二电极22的第二电流值，并根据第二电流值与第一电流值之间的电流差控制驱动机构运动，控制器40还用于检测驱动机构的位移。

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，取样筒10用于容置1000ml的污水，在污泥开始沉降前，第一电极21和第二电极22位于污水的水面之上，在污泥开始沉降时，控制器40控制驱动机构带动第一电极21和第二电极22向靠近取样筒10底部的方向，即向下运动，使第一电极21和第二电极22进入污水中。由于水具有导电性，此时，第一电极21的第一端和第二电极22的第一端组成的电极回路导通，第一电极21的第一端和第二电极22的第一端产生电流。在污泥刚开始沉降时，取样筒10内污水浓度比较均匀，第一电极21和第二电极22的电流差值接近于0，而随着污泥逐渐沉降，由于第一电极21的第一端与第二电极22的第一端之间具有高度差，会在污泥沉降的某一时刻，第一电极21的第一端位于清水中，而第二电极22的第一端位于泥水中。

具体地，在污泥开始沉降时，水样会分成清水层和泥水层，我们将清水层和泥水层的分界面称为泥面，清水层和泥水层的导电率不同，泥水层的导电率大于清水层。在沉降过程中，可使第一电极21的第一端始终处于清水中，而第二电极22的第一端始终处于泥水中，以使二者之间具有电流差。而随着污泥沉降，泥面开始向下移动，由于第一电极21始终处于清水中，其电流值恒定，而第二电极22随着泥面的下移，第二电极22的电流值会越来越小，进而与第一电极21之间的电流差会越来越小，当第二电极22与第一电极21的电流差等于预设值时，说明污泥已即将沉降至第二电极22的第一端之下，此时，控制器40控制驱动机构带动第一电极21和第二电极22继续向下运动，使第一电极21的第一端始终处于清水中，而第二电极22的第一端始终处于泥水中，直至沉降时间结束。控制器40检测在整个沉降时长内驱动机构的总位移，该总位移即为污泥在沉降时长内的沉降高度，结合取样筒10的直径可以计算出污泥的沉降体积，进而可以计算出污泥沉降比以及污泥沉降体积。

进一步地，在本实施例中，控制器40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污泥沉降性能的测量装置，通过设置第一电极、第二电极、驱动机构和控制器，能够利用第一电极和第二电极之间的电流差控制驱动机构运动，进而根据驱动机构的位移确定污泥的沉降量，从而计算出污泥的沉降性能参数。本发明实施例提供的污泥沉降性能的测量装置不需要人工现场读数、可自动对污泥沉降性能进行检测，提高了测量结果的准确性。

可选地，在本发明的实施例中，第二电极22的第一端与第一电极21的第一端之间的差值大于2mm且小于或等于5mm。需要说明的是：第二电极22的第一端与第一电极21的第一端之间的差值越小，污泥沉降高度的误差就越小。

进一步地，在本发明的实施例中，为提高测量的准确性，可在污泥开始沉降前，使第一电极21的第一端位于污水的水面之上但不接触水面，第二电极22正好接触水面，此时控制器40开始计算驱动机构下降位移，以第一电极21在清水中导电时的电流值作为第一电极21的初始第一电流值，初始第一电流值与第二电极22的第二电流值差值作为预设值。在污泥沉降时长的开始时刻，当初始第一电流值与第二电流值的差值等于预设值时控制器40控制驱动机构带动第一电极21和第二电极22向下运动，使第二电极22的第一端始终处于污水中，控制器更新第一电极21的第一电流值，不再使用第一电极21在清水中导电时的电流值作为第一电极21的初始第一电流值，而以清水层中的电流值作为第一电流值。随着污泥开始沉降，第一电极21的第一端始终位于泥面之上，在沉降过程结束时，第一电极21的第一端的位移即为沉降时长内污泥的沉降高度。

进一步地，本发明实施例提供的污泥沉降性能的测量装置还可检测出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，假设预设沉降时长为30分钟，在开始沉降时，驱动机构带动第一电极21和第二电极22向下运动，当第一次第二电极22与第一电极21之间的电流差等于预设值时，记录该沉降时间点以及驱动机构的位移，假设此时沉降时长为5分钟，即可得到沉降时长为5分钟时污泥的沉降性能参数。进一步地，当驱动机构每次移动的位移比较小时，间隔时间也比较短，即可获取整个预设沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

如图1所示，在本发明的实施例中，第一电极21包括：第一电极支管211和第一电极探头212。第一电极支管211为绝缘体，第一电极支管211的第一端与第一电极探头212连接，第一电极探头212为导电体，第一电极探头212构造成第一电极21的第一端，当第一电极21位于污水中时，第一电极探头212产生电流。第一电极支管211的第二端与驱动机构连接。

如图1所示，在本发明的实施例中，第二电极22包括：第二电极支管221和第二电极探头222。第二电极支管221为绝缘体，第二电极支管221的第一端与第二电极探头222连接，第二电极探头222为导电体，第二电极探头222构造成第二电极22的第一端，当第二电极22位于污水中时，第二电极探头222产生电流。第二电极支管221的第二端与驱动机构连接。

如图1所示，在本发明的实施例中，驱动机构包括：电机31、丝杆32和滑轨33。电机31与丝杆32连接，丝杆32的长度方向与取样筒10的高度方向一致，滑轨33与丝杆32垂直设置并连接，滑轨33位于取样筒10的上方，滑轨33与第一电极21和第二电极22连接。

具体来说，电机31与控制器40电性连接，控制器40用于控制电机31正转或反转，以带动丝杆32向上运动或向下运动，从而带动第一电极21和第二电极22向上运动或向下运动。控制器40用于检测电机31的转速，进而计算出丝杆32的运动位移，丝杆32的运动位移即为污泥的沉降量。可选地，也可在取样筒10的外壁设置位移传感器，用于检测丝杆32的位移。

进一步地，在本实施例中，电机31可采用步进电机等支持微动和快速转动的电机31，电机31与控制器40电性连接，电机31运行平滑无顿挫感。

如图1所示，在本发明的实施例中，污泥沉降性能的测量装置还包括液位传感器50。液位传感器50设置于取样筒10内，液位传感器50与控制器40电性连接。具体来说，液位传感器50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50发送信号至控制器40，控制器40控制取样筒10内停止进水。

进一步地，在本发明的实施例中，污泥沉降性能的测量装置还包括进液管11和泵12。进液管11与取样筒10连接，泵12设置于进液管11，泵12与控制器40电性连接。

具体来说，在泵12的作用下，污水由进液管11进入取样筒10内，当液位传感器50检测到污水的容积为1000ml时，液位传感器50发送信号至控制器40，控制器40控制泵12停止工作。

进一步地，污泥沉降性能的测量装置还包括出液管13和阀门14。出液管13与取样筒10连接，阀门14设置于出液管，阀门14与控制器40电性连接。当测量结束后，污水由出液管13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污泥沉降性能的测量装置，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，测量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污泥沉降性能的测量方法，具体包括以下步骤：

步骤101：在污泥沉降的开始时刻，控制驱动机构运动，带动第一电极21和第二电极22位于污水中；步骤102：在污泥沉降过程中，控制第一电极21的第一端处于清水中，第二电极22的第一端处于泥水中，检测第一电极21和第二电极22之间的电流差；步骤103：在电流差等于预设值的情况下，控制驱动机构再次运动；步骤104：在污泥沉降时长达到预设时长时，获取驱动机构的第一位移，根据该第一位移计算污泥沉降性能参数。

具体来说，在污泥开始沉降前，第一电极21的第一端和第二电极22的第一端位于污水的水面之上。在污泥沉降的开始时刻，控制器40控制驱动机构运动，带动第一电极21和第二电极22进入污水中，第一电极21的第一端与第二电极22的第一端形成的电极回路导通，第一电极21的第一端与第二电极22的第一端产生电流。在污泥沉降过程中，水样开始分层，第一电极21的第一端处于清水中，第二电极22的第一端处于泥水中，从而使第二电极22与第一电极21之间具有电流差，随着泥面的下降，第二电极22处于泥水中的高度越来越低，第二电极22的电流会越来越小，当第二电极22与第一电极21之间的电流差等于预设值时，说明第二电极22也即将处于清水中，此时，控制器40控制驱动机构再次运动，带动第一电极21和第二电极22再次向下运动，从而使第二电极22与第一电极21之间的电流差较大。依此步骤，直至沉降时长达到预设时长，此时控制器40检测驱动机构的第一位移，该第一位移即为污泥沉降位移。

本发明实施例提供的污泥沉降性能的测量方法，通过利用第一电极和第二电极之间的电流差控制驱动机构运动，进而根据驱动机构的位移确定污泥的沉降高度，从而获取污泥的沉降性能参数。本发明实施例提供的污泥沉降性能的测量方法不需要人工现场读数、可自动对污泥沉降性能进行检测，提高了测量结果的准确性。

进一步地，污泥沉降性能的测量方法还包括以下步骤：记录预设沉降时长内每个沉降时间点内驱动机构的第二位移，根据该第二位移计算每个沉降时间点的污泥沉降性能。

具体来说，假设预设沉降时长为30分钟，在开始沉降时，驱动机构带动第一电极21和第二电极22向下运动，当第一次第二电极22与第一电极21之间的电流差等于预设值时，记录该沉降时间点以及驱动机构的第二位移，假设此时沉降时长为5分钟，即可得到沉降时长为5分钟时污泥的沉降性能。进一步地，当驱动机构每次移动的位移比较小时，间隔时间也比较短，即可获取整个预设沉降时长内每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

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)

1.一种污泥沉降性能的测量装置，其特征在于，包括：

取样筒，用于容置污水；

第一电极和第二电极，设置于所述取样筒内，所述第二电极的第一端与所述取样筒的底部之间的距离小于所述第一电极的第一端与所述取样筒的底部之间的距离；

驱动机构，与所述第一电极以及所述第二电极连接，用于带动所述第一电极和所述第二电极沿所述取样筒的高度方向直线运动；

控制器，与所述第一电极、所述第二电极和所述驱动机构电性连接，所述控制器用于检测所述第一电极的第一电流值，以及所述第二电极的第二电流值，并根据所述第二电流值与所述第一电流值之间的电流差控制所述驱动机构运动，所述控制器还用于检测所述驱动机构的位移。

2.根据权利要求1所述的污泥沉降性能的测量装置，其特征在于，所述第一电极包括：

第一电极支管，所述第一电极支管为绝缘体，所述第一电极支管与所述驱动机构连接；

第一电极探头，与所述第一电极支管连接，所述第一电极探头为导电体，所述第一电极探头构造成所述第一电极的第一端。

3.根据权利要求1所述的污泥沉降性能的测量装置，其特征在于，所述第二电极包括：

第二电极支管，所述第二电极支管为绝缘体，所述第二电极支管与所述驱动机构连接；

第二电极探头，与所述第二电极支管连接，所述第二电极探头为导电体，所述第二电极探头构造成所述第二电极的第一端。

4.根据权利要求1所述的污泥沉降性能的测量装置，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所述的污泥沉降性能的测量装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

电机，与所述控制器电性连接；

丝杆，与所述电机连接，在所述电机的驱动下，所述丝杆能够沿所述取样筒的高度方向直线运动；

滑轨，与所述丝杆垂直设置并连接，所述滑轨位于所述取样筒的上方，所述滑轨与所述第一电极和所述第二电极连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的污泥沉降性能的测量装置，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。

7.根据权利要求6所述的污泥沉降性能的测量装置，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。

8.根据权利要求1所述的污泥沉降性能的测量装置，其特征在于，所述第二电极的第一端与所述第一电极的第一端之间的高度差大于2mm且小于或等于5mm。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的污泥沉降性能的测量装置执行污泥沉降性能的测量方法，其特征在于，包括：

在污泥沉降的开始时刻，控制所述驱动机构运动，带动所述第一电极和所述第二电极位于污水中；

在污泥沉降过程中，控制所述第一电极的第一端处于清水中，所述第二电极的第一端处于泥水中，检测所述第一电极与所述第二电极之间的电流差；

在所述电流差等于预设值的情况下，控制所述驱动机构再次运动；

在污泥沉降时长达到预设时长时，获取所述驱动机构的第一位移，根据所述第一位移计算污泥沉降性能参数。

10.根据权利要求9所述的污泥沉降性能的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：

记录预设沉降时长内每个沉降时间点内所述驱动机构的第二位移，根据所述第二位移计算每个沉降时间点的污泥沉降性能参数。

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