CN117706055A - 用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置 - Google Patents

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CN117706055A CN202410167317.8A CN202410167317A CN117706055A CN 117706055 A CN117706055 A CN 117706055A CN 202410167317 A CN202410167317 A CN 202410167317A CN 117706055 A CN117706055 A CN 117706055A
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Abstract

本发明提供了用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置，包括如下步骤：S1：将待检测污水进行COD和BOD在线检测，记录数据；S2：将待测污水经过过滤后，进行COD在线检测，记录数据COD1；S3：将待检测污水经过过滤后，进行反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据COD2；S4：将待检测污水与活性污泥混合，进行曝气和搅拌后，进行反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据COD3；S5：根据上述步骤得到的数据计算TCOD、Ss、Si、Xi、Xs、Scol。本申请简单、测量准确、设备技术要求较低的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置。

Description

用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置
技术领域
本发明属于污水技术领域，尤其是涉及用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置。
背景技术
在城镇污水处理厂的设计及运行中，污水的水质特性对于系统性能有非常显著的影响。目前国内污水处理厂普遍存在系统能耗较大、运行费用偏高，其中很重要的原因就在于，污水处理厂在建设及后续提标改造工程中往往都忽略了进水水质构成及其变化，导致后期工艺运行调整难、运行能耗高，影响出水稳定达标。以污水中有机物为例，通常以COD代表污水中有机物的浓度值，该值代表了污水中所有能够被微生物降解或被化学氧化的有机物的总量。而不同的有机物类型在污水处理过程中所发生的反应过程完全不同，如易于生物可降解的COD部分，可以决定一个强化生物除磷系统是否实际上会去除磷；不可降解的颗粒COD的部分则显著影响污泥生产和氧需求。因此，有必要对污水中不同的COD类型进行定量的分析，以根据不同有机物类型的性质和特点，对其进行设计和指导后续运行。
另一方面，随着智慧污水处理厂的建设，污水处理厂建模仿真技术不断发展，国际水协发表的ASM系列模型成为大多数建模工作者的首选机理模型，而使用ASM系列模型仿真时，作为活性污泥数学模型的输入项，水质特性参数对建模和模型应用具有重要的影响，因此，水质特性参数分析是活性污泥数学模型应用的前提和基础。且水质特性参数受到排水体制、收集管道长度等多方面因素影响，无法直接套用国外经验推荐值。因此，若要使模型能够对系统行为进行合理预测，那么对废水特性的充分了解是极其重要的。
根据国际水质协会对于污水厂进水有机物(TCOD)的组分分类，污水厂进水有机物(TCOD)包含可生物降解有机物(BCOD)和不可生物降解有机物(UBCOD)两部分。其中可生物降解部分又进一步分为易生物降解有机物(Ss)和慢速生物降解有机物(SBCOD)；不可生物降解有机物(UBCOD)又进一步分为溶解性难降解有机物(Si)和颗粒性难降解有机物(Xi)；慢速生物降解有机物(UBCOD)又可进一步分为胶体性有机物(Scol)和颗粒性可生物降解有机物(Xs)。
目前，我国污水处理厂的常规检测项目并不包含污水中上述各项组分的水质特性。而行业内用于研究性质的对于上述各组分的检测，则主要由研究人员依据相应的测定方法进行手动操作。操作程序较为复杂，对操作人员技术水平要求较高，测量的准确性受到操作方法及实验条件的影响较明显，如何快速和准确的计算污水厂污水处理能力，并对污水厂污水处理能力给予客观的系统性运行综合评价，加强城镇污水处理厂的监督管理是目前行业内亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置，以解决操作程序复杂，对操作人员技术水平要求高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法，包括如下步骤：
S1：将待检测污水进行COD和BOD在线检测，记录数据得到待测污水的总有机物浓度值TCOD和5日可生物降解有机物浓度值BOD1值；
S2：将待检测污水经过过滤后，进行COD在线检测，记录数据得到COD1；
S3：将待检测污水经过过滤后，进行絮凝沉淀反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据得到COD2；
S4：将待检测污水与活性污泥混合，进行曝气和搅拌后，进行絮凝沉淀反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据得到COD3；
S5：根据步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4得到的TCOD、BOD1、COD1、COD2、COD3进行计算易生物降解有机物浓度Ss、溶解性难降解有机物浓度Si、颗粒性难降解有机物浓度Xi、颗粒性可生物降解有机物浓度Xs、胶体性有机物浓度Scol。
进一步地，步骤S1和步骤S2中过滤通过1.2μm膜组件进行过滤，步骤S3和步骤S4中过滤通过0.45μm膜组件进行过滤；
步骤S4中的活性污泥浓度不低于6000mg/L。
进一步地，步骤S3和步骤S4中的絮凝沉淀反应均包括加入硫酸锌溶液，搅拌一段时间后，加入氢氧化钠溶液，再次搅拌一段时间后，检测pH值，若此时的pH值≥10.5，则絮凝反应停止，否则，继续加入氢氧化钠溶液，再次搅拌一段时间后，判断溶液中的pH值是否≥10.5，直至溶液中pH值≥10.5时，絮凝反应过程结束，进入静置；
并且/或者，硫酸锌溶液的浓度为90-110g/L：
并且/或者，氢氧化钠溶液的浓度为5-7g/L。
进一步地，步骤S5中易生物降解有机物浓度Ss的计算方法为：
Ss=COD2-0.9×COD3；
Ss为易生物降解有机物浓度，mg/L；
易生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frss的计算方法为：
frss=(COD2-0.9×COD3)/TCOD；
frss为易生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
溶解性难降解有机物浓度Si的计算方法为：
Si=0.9×COD3；
Si为溶解性难降解有机物浓度，mg/L；
溶解性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frsi的计算方法为：
frsi=0.9×COD3/TCOD；
frsi为溶解性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
颗粒性难降解有机物浓度Xi的计算方法为：
Xi=TCOD-BOD1/0.8-0.9×COD3；
Xi为颗粒性难降解有机物浓度，mg/L；
颗粒性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frxi的计算方法为：
frxi=(TCOD-BOD1/0.8-0.9×COD3)/TCOD；
frxi为颗粒性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
颗粒性可生物降解有机物浓度Xs的计算方法为：
Xs=BOD1/0.8-COD1+0.9×COD3；
Xs为颗粒性可生物降解有机物浓度，mg/L；
颗粒性可生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frxs的计算方法为：
frxs=(BOD1/0.8-COD1+0.9×COD3)/TCOD；
frxs为颗粒性可生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
胶体性有机物浓度Scol的计算方法为：
Scol=COD1-COD2；
Scol为胶体性有机物浓度，mg/L；
胶体性有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frscol的计算方法为：frscol=(COD1-COD2)/TCOD；
frscol为胶体性有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例。
用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法使用的装置，包括样品罐、电极池组件、进液组件、第一过滤组件、第二过滤组件、反应罐、加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件；
样品罐通过第一管道与电极池组件连接，进液组件设置在第一管道上，进液管道与样品罐连接；第一过滤组件设置在进液组件上；
加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件分别与反应罐连接，反应罐上通过管道与电极池组件连接，第二过滤组件与电极池组件连接；
进一步地，进液组件包括第一蠕动泵、第一阀门，第一蠕动泵、第一阀门依次设置在第一管道上；
第一阀门上连接有第二管道，第二管道的底部与反应罐连接；第二管道上设有第三管道，第三管道与第一管道连接；
第二管道、第三管道之间设有第一支管；
第二管道上设有第二阀门，第三管道上设有第三阀门；第二支管与第一支管之间设有第三支管，第三支管的一端与第二阀门连接，另一端与第三阀门连接；
第一过滤组件设置在第一支管上。
进一步地，储泥组件包括储泥罐、第二蠕动泵；
储泥罐的底部通过进泥管道与反应罐连通，第二蠕动泵上设置在进泥管道上；
电极池组件包括BOD电极、COD在线检测仪、电极池；
BOD电极、COD在线检测仪设置在电极池内。
进一步地，反应罐内设有搅拌组件、喷淋组件、曝气组件、pH电极。
进一步地，喷淋组件包括第三蠕动泵和喷淋管道，喷淋管道的一端与水源连接，另一端设置在反应罐内，且喷淋管道的端部设有喷淋头；
搅拌组件包括搅拌电机、搅拌杆；搅拌电机的安装端设置在反应罐上，搅拌电机的输出端与搅拌杆连接，搅拌杆的端部设有若干个沿圆周分布的搅拌棒；
曝气组件包括气源、气管、曝气盘，气源设置在气管的端部，气管的另一端设置在曝气盘，曝气盘上设有若干个曝气孔。
进一步地，加硫酸锌组件包括硫酸锌储罐和进硫酸锌管道；硫酸锌储罐通过进硫酸锌管道与反应罐连接；硫酸锌管道上设有第四蠕动泵；
加氢氧化钠组件包括氢氧化钠储罐、进氢氧化钠管道；氢氧化钠储罐通过进氢氧化钠管道与反应罐连接；进氢氧化钠管道上设有第五蠕动泵；
反应罐上通过第四管道与电极池组件连接，第四管道上设有第六蠕动泵；反应罐的底部设有出泥管道，出泥管道上设有第五阀门；
第一过滤组件的过滤膜为1.2μm膜，第二过滤组件的过滤膜为0.45μm膜。
1.2μm的过滤膜组件能够使得胶体性有机物能够和溶解性有机物同时通过该膜组件，0.45μm的过滤膜组件使得溶解性有机物通过该膜组件，而胶体性有机物不能通过；然后测定两次过滤后滤液的COD浓度，其差值即为胶体性有机物的浓度值，即Scol。
相对于现有技术，本发明所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置具有以下优势：
本申请简单、测量准确、设备技术要求较低的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法的示意图；
图2为本发明实施例所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法使用的装置的示意图；
图3为实施例1的水质特性参数设置示意图；
图4为实施例1对进水有机负荷的影响示意图；
图5为实施例1的进水分配方式的影响示意图；
图6为实施例1的氨氮高负荷的影响示意图；
图7为实施例1的溶解氧优化设置的示意图。
附图标记说明：
1、样品罐；2、储泥罐；3、反应罐；4、第一蠕动泵；5、第二蠕动泵；6、第三蠕动泵；7、第二阀门；8、第一阀门；9、第三阀门；10、第一过滤组件；11、氢氧化钠储罐；12、硫酸锌储罐；13、第四蠕动泵；14、第五蠕动泵；15、第六蠕动泵；16、喷淋器装置；17、pH电极；18、搅拌装置；19、曝气装置；20、第五阀门；21、第二过滤组件；22、电极池；23、BOD电极；24、COD在线检测仪。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
步骤一：分别打开第一蠕动泵4和第一阀门8(阀门出水方向切换至向右)，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取待测水样至电极池22中，经过T1时间后，电极池22充满待测液体，此时依次打开BOD电极23和COD在线检测仪24，关闭第一阀门8，T2时间后，系统记录此时的BOD值为BOD1，记录此时的COD值为TCOD，测试完成，依次关闭BOD电极23、COD在线检测仪24。步骤一结束，系统开始进行步骤二。
步骤二：分别打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、第二阀门7(阀门出水方向切换至向上)和第三阀门9(阀门出水方向切换至向右)，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取待测水样，经由1.2μm膜组件10过滤后至电极池22，经过T1时间后，电极池22充满待测液体，此时打开COD在线检测仪24，关闭第二阀门7，T2时间后，系统记录此时的COD值为COD1，测试完成，关闭COD在线检测仪24。步骤二结束，系统开始进行步骤三。
步骤三：分别打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、第二阀门7(阀门出水方向切换至向下)和第三阀门9(阀门出水方向切换至向右)，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取一定量待测水样，经由1.2μm膜组件10过滤后至反应罐3，进行絮凝沉淀反应，絮凝沉淀反应过程为：打开第四蠕动泵13，抽取一定量的硫酸锌溶液至反应罐3中，打开搅拌装置18，搅拌T3时间后，打开第五蠕动泵14，抽取一定量的氢氧化钠溶液至反应罐3中，再次搅拌T3时间后，由pH电极17检测溶液中pH值，若此时的pH值≥10.5，则絮凝反应停止，否则，再次打开第五蠕动泵14，抽取一定量的氢氧化钠溶液至反应罐3中，再次搅拌T3时间后，判断溶液中的pH值是否≥10.5，直至溶液中pH值≥10.5时，絮凝反应过程结束，此时关闭搅拌装置18和pH电极17，系统进入静置阶段。静置T1时间后，打开第六蠕动泵15，由第六蠕动泵15自反应罐3中抽取上清液，经0.45μm膜组件21过滤后至电极池22，经过T1时间后，电极池22充满待测液体，此时打开COD在线检测仪24，关闭第六蠕动泵15，T2时间后，系统记录此时的COD值为COD2，测试完成，关闭COD在线检测仪24。反应罐3开启清洗程序：打开第四阀门20，T4时间后，反应罐3内处于放空状态，关闭第四阀门20，依次打开第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19和搅拌装置18，T1时间后，关闭第三蠕动泵6和喷淋器装置16，再次打开第四阀门20，重复此清洗过程3次，最后依次关闭第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19、搅拌装置18和第四阀门20，清洗过程结束。步骤三结束，系统开始进行步骤四。
步骤四：依次打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、和第三阀门9(阀门出水方向切换至向下)和第二蠕动泵5，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取一定量的待测水样至反应罐3，由第二蠕动泵5自储泥罐2中抽取一定量的活性污泥至反应罐3，依次关闭第一蠕动泵4、第一阀门8、第三阀门9和第二蠕动泵5，依次打开曝气装置19和搅拌装置18，开始曝气过程，T5时间后，依次关闭曝气装置19和搅拌装置18，曝气过程结束。开始絮凝沉淀反应过程，絮凝沉淀反应过程同上述步骤三中絮凝沉淀反应过程。絮凝沉淀反应过程结束后，打开第六蠕动泵15，由第六蠕动泵15自反应罐3中抽取上清液，经0.45μm膜组件21过滤后至电极池22，经过T1时间后，电极池22充满待测液体，此时打开COD在线检测仪24，关闭第六蠕动泵15，T2时间后，系统记录此时的COD值为COD3，测试完成。关闭COD在线检测仪24。反应罐3开启清洗程序，清洗程序同上述步骤三中清洗程序。至此，整个测定过程结束。由计算机进行数据处理。
用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法使用的装置，包括样品罐1、电极池组件、进液组件、第一过滤组件10、第二过滤组件21、反应罐3、加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件；样品罐1通过第一管道与电极池组件连接，进液组件设置在第一管道上，进液管道与样品罐1连接；第一过滤组件10设置在进液组件上；加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件分别与反应罐3连接，反应罐3上通过管道与电极池组件连接，第二过滤组件21与电极池组件连接。
进液组件包括第一蠕动泵4、第一阀门8，第一蠕动泵4、第一阀门8依次设置在第一管道上；第一阀门8上连接有第二管道，第二管道的底部与反应罐3连接；第二管道上设有第三管道，第三管道与第一管道连接；第二管道、第三管道之间设有第一支管；第二管道上设有第二阀门7，第三管道上设有第三阀门9；第二支管与第一支管之间设有第三支管，第三支管的一端与第二阀门7连接，另一端与第三阀门9连接；第一过滤组件10设置在第一支管上。
储泥组件包括储泥罐2、第二蠕动泵5；储泥罐2的底部通过进泥管道与反应罐3连通，第二蠕动泵5上设置在进泥管道上；电极池组件包括BOD电极23、COD在线检测仪24、电极池22；BOD电极23、COD在线检测仪24设置在电极池22内。
反应罐3内设有搅拌组件、喷淋组件、曝气组件、pH电极17，喷淋组件包括第三蠕动泵6和喷淋管道，喷淋管道的一端与水源连接，另一端设置在反应罐3内，且喷淋管道的端部设有喷淋头；搅拌组件包括搅拌电机、搅拌杆；搅拌电机的安装端设置在反应罐3上，搅拌电机的输出端与搅拌杆连接，搅拌杆的端部设有若干个沿圆周分布的搅拌棒；曝气组件包括气源、气管、曝气盘，气源设置在气管的端部，气管的另一端设置在曝气盘，曝气盘上设有若干个曝气孔。
加硫酸锌组件包括硫酸锌储罐12和进硫酸锌管道；硫酸锌储罐12通过进硫酸锌管道与反应罐3连接；硫酸锌管道上设有第四蠕动泵13；加氢氧化钠组件包括氢氧化钠储罐11、进氢氧化钠管道；氢氧化钠储罐11通过进氢氧化钠管道与反应罐3连接；进氢氧化钠管道上设有第五蠕动泵14；反应罐3上通过第四管道与电极池组件连接，第四管道上设有第六蠕动泵15；反应罐3的底部设有出泥管道，出泥管道上设有第五阀门20；第一过滤组件10的过滤膜为1.2μm膜，第二过滤组件21的过滤膜为0.45μm膜。
测定对象：某城镇污水处理厂进水有机物全组分分析
试验过程：
分别配置浓度为100g/L的硫酸锌溶液和6M/L的氢氧化钠溶液，倒入相应的储存罐中备用。将污泥浓度不低于6000mg/L的活性污泥混合液倒入储泥罐2中备用。将待测水样倒入样品罐1中。打开计算机，将系统参数分别设置为：T1=2min；T2=1hr；T3=30s；T4=5min；T5=24hr，如图1所示。
A1：分别打开第一蠕动泵4和第一阀门8，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取待测水样至电极池22中，T1(2min)后电极池22充满待测液体。
A2：打开BOD电极23和COD在线检测仪24，关闭第一阀门8和第一蠕动泵4；
A3：T2(1h)后，系统记录BOD值为BOD1=124mg/L，TCOD=234.0mg/L。依次关闭BOD电极23、COD在线检测仪24，分别打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、第二阀门7(阀门出水方向切换至向上)和第三阀门9(阀门出水方向切换至向右)，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取待测水样，经由1.2μm膜组件10过滤后至电极池22，T1(2min)后电极池22充满待测液体。
A4：打开COD在线检测仪24，关闭第二阀门7。
A5：T2(1h)后，系统记录COD1=110.0mg/L，COD在线检测仪24关闭，分别打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、第二阀门7(阀门出水方向切换至向下)和第三阀门9(阀门出水方向切换至向右)，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取200ml待测水样，经由1.2μm膜组件10过滤后至反应罐3。
A6：打开第四蠕动泵13，抽取2ml的硫酸锌溶液至反应罐3中。
A7：打开搅拌装置，搅拌T3(30s)后；
A8：打开第五蠕动泵14，抽取0.8ml的氢氧化钠溶液至反应罐3中，再次搅拌T3(30s)。
A9：由pH电极17检测溶液中pH值，此时的pH值＜10.5，系统再次打开第五蠕动泵14，抽取0.05ml的氢氧化钠溶液至反应罐3中，再次搅拌30s后，此时溶液中的pH值≥10.5，关闭搅拌装置18和pH电极17。
A10：系统静置T1(2min)后，打开第六蠕动泵15，由第六蠕动泵15自反应罐3中抽取上清液，经0.45μm膜组件21过滤后至电极池22，T1(2min)后，电极池22充满待测液体。
A11：系统打开COD在线检测仪24，关闭第六蠕动泵15；
A12：T2(1h)事件后，系统记录COD2=74.9mg/L。关闭COD在线检测仪24，第四阀门打开，5min后，反应罐3内处于放空状态，关闭第四阀门，依次打开第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19和搅拌装置18，T1(2min)后，关闭第三蠕动泵6和喷淋器装置16，再次打开第四阀门20，重复此清洗过程至少3次。
A13：最后依次关闭第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19、搅拌装置18和第四阀门20。
A14：依次打开第一蠕动泵4、第一阀门8(阀门出水方向切换至向下)、和第三阀门9(阀门出水方向切换至向下)和第二蠕动泵5，由第一蠕动泵4自样品罐1中抽取150ml的待测水样至反应罐3，由第二蠕动泵5自储泥罐2中抽取150ml的活性污泥至反应罐3。
A15：依次关闭第一蠕动泵、第一阀门8、第三阀门9和第二蠕动泵5，依次打开曝气装置19和搅拌装置18，开始曝气过程。
A16：T5(24小时)后，依次关闭曝气装置19和搅拌装置18。打开第四蠕动泵13，抽取3ml的硫酸锌溶液至反应罐3中。
A17：搅拌装置搅拌T3(30s)；
A18：打开第五蠕动泵14，抽取1.5ml的氢氧化钠溶液至反应罐3中。
A19：搅拌装置再次搅拌T3(30s)后，由pH电极17检测溶液中pH值，此时的pH值＜10.5，系统再次打开第五蠕动泵14，抽取0.05ml的氢氧化钠溶液至反应罐3中，再次搅拌T3(30s)后，此时溶液中的pH值＜10.5，开第五蠕动泵14，重复此过程4次后，溶液中的pH值≥10.5，系统关闭搅拌装置18和pH电极17。
A20：反应罐3静置T1(2min)后，打开第六蠕动泵15，由第六蠕动泵15自反应罐3中抽取上清液，经0.45μm膜组件21过滤后至电极池22，2min后，电极池22充满待测液体。
A21：系统打开COD在线检测仪24，关闭第六蠕动泵15。
A22：T2(1h)后系统记录COD3=18.2mg/L，关闭COD在线检测仪24。
A23：打开第四阀门，T4(5min)后，反应罐3内处于放空状态，关闭第四阀门，依次打开第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19和搅拌装置18，T1(2min)后，关闭第三蠕动泵6和喷淋器装置16，再次打开第四阀门20，重复此清洗过程3次。
A24：依次关闭第三蠕动泵6、喷淋器装置16、曝气装置19、搅拌装置18和第四阀门20。测定过程结束。
测定结束后，显示器上显示了数据记录结果：BOD1=124mg/L；TCOD=234.0mg/L；COD1=110.0mg/L；COD2=74.9mg/L；COD3=18.2mg/L；显示器上显示了计算机计算后的测试结果：TCOD=234.0mg/L、Ss=58.5mg/L、Si=16.4mg/L、Xi=62.3mg/L、Xs=61.7mg/L、Scol=35.1mg/L、frss=0.250、frsi=0.070、frxi=0.266、frxs=0.264、frscol=0.150。
步骤S1中得到待测污水的总有机物浓度值TCOD和5日可生物降解有机物浓度值BOD1；
根据BOD1和BODu的比例关系得到待测污水中可生物降解有机物浓度，计算方法如下：
BCOD=BODu=BOD1/0.8=Ss+Xs+Scol；
BODu为：总可生物降解有机物浓度，mg/L；
Ss为易生物降解有机物浓度，mg/L；
Xs为颗粒性可生物降解有机物浓度，mg/L；
Scol为胶体性有机物浓度，mg/L。
步骤S2中待测污水中的溶解性有机物和胶体性有机物的浓度值之和COD1，计算方法如下：
COD1=Ss+Si+Scol；
Ss为易生物降解有机物浓度，mg/L；
Si为溶解性难降解有机物浓度，mg/L；
Scol为胶体性有机物浓度，mg/L。
步骤S3中待测污水中溶解性有机物浓度值COD2，计算方法如下：
COD2=Ss+Si；
Ss为易生物降解有机物浓度，mg/L；
Si为溶解性难降解有机物浓度，mg/L；
步骤S4中的溶解性难降解有机物浓度值Si=0.9×COD3；
Si为溶解性难降解有机物浓度，mg/L；
将得到的上述结果应用于该城镇污水处理厂的处理能力评估项目中。本项目的实施方法和目标是：基于活性污泥数学模型，利用GPS-X计算机模拟软件平台，在对该污水厂物理参数和运行参数进行调研的基础上，建立该厂的工艺模型。利用本模型快速和准确的计算该厂的污水处理能力，并对污水厂污水处理能力给予客观的系统性运行综合评价。
作为模型的输入项，水质特性参数即进水有机物组分比例对工艺模型的计算具有重要的影响，我们将本次测定所得到的有机物组分比例结果作为水质特性参数对模型进行输入参数设置(图3)，然后通过不同情景下的模拟，得出该厂污水处理能力的计算和系统性评估结论：
1、针对实际进水水质，基于现有处理单元的设置，该厂具备达标排放的处理能力(表1)。
表1 出水水质预测评估
2、模拟不同进水条件下，该厂的处理能力并提出相应的达标运行策略：
1)进水有机物浓度过低，将导致C/N比过低，进而影响系统脱氮效果。模拟结果显示，当进水TCOD浓度低于250mg/L时，出水TN将超标。建议实际运行时，当进水TCOD浓度低于该临界值时，应及时增加碳源投加量以提高C/N比，保证系统脱氮效果(图4)。
2)该厂进水方式为两点进水，考察进水点1和进水点2的分配比例对于出水TN的影响。进水点2的配水比例由0%逐步增加至70%时出水TN随着进水点2的配水比例增加，出水TN浓度有所降低，当2点的进水比例增加至50%时，出水TN降至最低。随着进水点2的配水比例继续增加，出水TN将有所升高，这是由于进水点2配水比例过大，将导致由于进水点1的配水比例过低而带来的第一段A/O系统的碳源不足，使得出水TN升高。因此，建议实际运行时，进水点2的配水比例保持在50%即可(图5)。
3)进水氨氮浓度过高，将导致进水C/N比降低，从而给系统脱氮带来困难。模拟结果显示，随着进水氨氮浓度的增加，出水TN浓度升高，当进水氨氮浓度增加至53mg/L时，出水TN面临超标的风险。此时为避免TN总氮超标，应及时调整外加碳源的投加量(图6)。
4)优化好氧池的溶解氧设置。依水流方向，将好氧池分为1、2、3三个曝气区域进行溶解氧监测，考察这三个区域的溶解氧浓度变化时对于出水水质的影响。溶解氧的组合变化如表2所示。不同溶解氧组合条件下的出水结果如图7所示，好氧区溶解氧的浓度有所降低后，对于出水氨氮、总氮和总磷的影响均较小。除设计溶解氧浓度外，在上述五种不同的DO组合条件下，出水氨氮、总氮仍可达标。因此，在实际运行时，为降低曝气能耗，同时保证出水达标，可将溶解氧浓度维持在DO组合3条件下，即，好氧池3个曝气区域的溶解氧分别为2.0、1.5、1.0。
表2 溶解氧的分布组合
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将待检测污水进行COD和BOD在线检测，记录数据得到待测污水的总有机物浓度值TCOD和5日可生物降解有机物浓度值BOD1值；
S2：将待检测污水经过过滤后，进行COD在线检测，记录数据得到COD1；
S3：将待检测污水经过过滤后，进行絮凝沉淀反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据得到COD2；
S4：将待检测污水与活性污泥混合，进行曝气和搅拌后，进行絮凝沉淀反应，静止后取上清液，再次过滤后进行COD在线检测，记录数据得到COD3；
S5：根据步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4得到的TCOD、BOD1、COD1、COD2、COD3计算易生物降解有机物浓度Ss、溶解性难降解有机物浓度Si、颗粒性难降解有机物浓度Xi、颗粒性可生物降解有机物浓度Xs、胶体性有机物浓度Scol。
2.根据权利要求1所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法，其特征在于：步骤S2中过滤通过1.2μm膜组件进行过滤，步骤S3中过滤通过0.45μm膜组件进行过滤；
步骤S4中的活性污泥浓度不低于6000mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法，其特征在于：
步骤S3和步骤S4中的絮凝沉淀反应均包括加入硫酸锌溶液，进行搅拌，加入氢氧化钠溶液，再次搅拌，检测pH值，若此时的pH值≥10.5，则絮凝反应停止，否则，继续加入氢氧化钠溶液，再次搅拌，判断溶液中的pH值是否≥10.5，直至溶液中pH值≥10.5时，絮凝反应过程结束，进入静置；
并且/或者，硫酸锌溶液的浓度为90-110g/L：
并且/或者，氢氧化钠溶液的浓度为5-7g/L。
4.根据权利要求1所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法，其特征在于：
步骤S5中易生物降解有机物浓度Ss的计算方法为：
Ss=COD2-0.9×COD3；
Ss为易生物降解有机物浓度，mg/L；
易生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frss的计算方法为：
frss=(COD2-0.9×COD3)/TCOD；
frss为易生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
溶解性难降解有机物浓度Si的计算方法为：
Si=0.9×COD3；
Si为溶解性难降解有机物浓度，mg/L；
溶解性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frsi的计算方法为：
frsi=0.9×COD3/TCOD；
frsi为溶解性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
颗粒性难降解有机物浓度Xi的计算方法为：
Xi=TCOD-BOD1/0.8-0.9×COD3；
Xi为颗粒性难降解有机物浓度，mg/L；
颗粒性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frxi的计算方法为：
frxi=(TCOD-BOD1/0.8-0.9×COD3)/TCOD；
frxi为颗粒性难降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
颗粒性可生物降解有机物浓度Xs的计算方法为：
Xs=BOD1/0.8-COD1+0.9×COD3；
Xs为颗粒性可生物降解有机物浓度，mg/L；
颗粒性可生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frxs的计算方法为：
frxs=(BOD1/0.8-COD1+0.9×COD3)/TCOD；
frxs为颗粒性可生物降解有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例；
胶体性有机物浓度Scol的计算方法为：
Scol=COD1-COD2；
Scol为胶体性有机物浓度，mg/L；
胶体性有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例frscol的计算方法为：frscol=(COD1-COD2)/TCOD；
frscol为胶体性有机物浓度占待测污水中总有机物浓度的比例。
5.权利要求1-4任一项所述的用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法使用的装置，其特征在于：包括样品罐、电极池组件、进液组件、第一过滤组件、第二过滤组件、反应罐、加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件；
样品罐通过第一管道与电极池组件连接，进液组件设置在第一管道上，进液管道与样品罐连接；第一过滤组件设置在进液组件上；
加硫酸锌组件、加氢氧化钠组件、储泥组件分别与反应罐连接，反应罐上通过管道与电极池组件连接，第二过滤组件与电极池组件连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：进液组件包括第一蠕动泵、第一阀门，第一蠕动泵、第一阀门依次设置在第一管道上；
第一阀门上连接有第二管道，第二管道的底部与反应罐连接；第二管道上设有第三管道，第三管道与第一管道连接；
第二管道、第三管道之间设有第一支管；
第二管道上设有第二阀门，第三管道上设有第三阀门；第二支管与第一支管之间设有第三支管，第三支管的一端与第二阀门连接，另一端与第三阀门连接；
第一过滤组件设置在第一支管上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：储泥组件包括储泥罐、第二蠕动泵；
储泥罐的底部通过进泥管道与反应罐连通，第二蠕动泵上设置在进泥管道上；
电极池组件包括BOD电极、COD在线检测仪、电极池；
BOD电极、COD在线检测仪设置在电极池内。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：反应罐内设有搅拌组件、喷淋组件、曝气组件、pH电极。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：喷淋组件包括第三蠕动泵和喷淋管道，喷淋管道的一端与水源连接，另一端设置在反应罐内，且喷淋管道的端部设有喷淋头；
搅拌组件包括搅拌电机、搅拌杆；搅拌电机的安装端设置在反应罐上，搅拌电机的输出端与搅拌杆连接，搅拌杆的端部设有若干个沿圆周分布的搅拌棒；
曝气组件包括气源、气管、曝气盘，气源设置在气管的端部，气管的另一端设置在曝气盘，曝气盘上设有若干个曝气孔。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：加硫酸锌组件包括硫酸锌储罐和进硫酸锌管道；硫酸锌储罐通过进硫酸锌管道与反应罐连接；硫酸锌管道上设有第四蠕动泵；
加氢氧化钠组件包括氢氧化钠储罐、进氢氧化钠管道；氢氧化钠储罐通过进氢氧化钠管道与反应罐连接；进氢氧化钠管道上设有第五蠕动泵；
反应罐上通过第四管道与电极池组件连接，第四管道上设有第六蠕动泵；反应罐的底部设有出泥管道，出泥管道上设有第五阀门；
第一过滤组件的过滤膜为1.2μm膜，第二过滤组件的过滤膜为0.45μm膜。
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