CN1869684A - 污染物好氧生物降解呼吸测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种污染物好氧生物降解呼吸测量方法及装置，涉及废水好氧生物处理过程氧利用速率测量方法和装置。测量方法包括的步骤有溶解氧传感器校核，水槽恒温，投加微生物混合液，搅拌，混合液循环，设置参数，投加待测样品和计算。测量装置由水槽、磁力搅拌机构、曝气机构、曝气室、呼吸室、测量室、pH传感器、溶解氧传感器、信号传输线、变送器接线盒、计算机和氧利用速率测量软件组成。本发明具有不受溶解氧限制、不需考虑氧传质系数、系统恒温效果好、溶解氧传感器所受干扰少，测试精度与频率高、仪器自动化程度高等优点。本发明适用于城市污水组分表征、污水厂进水毒性检测、评估与预警、污水厂过程控制、运行管理以及活性污泥过程动力学研究等方面。

Description

污染物好氧生物降解呼吸测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种污染物好氧生物降解呼吸测量方法及装置，具体是测量活性污泥微生物好氧降解污水中污染物的氧利用速率(Oxygen Utility Rate，简称OUR)，它适用于城市污水组分表征、污水处理厂进水毒性物质的检测、毒性作用评估与预警、城市污水处理厂过程控制与运行管理以及污水处理活性污泥过程动力学实验室研究等方面，属于污水处理技术领域。

背景技术

现有技术中，通常的呼吸测量方法及装置，主要依据两个标准进行划分：(1)测量液相还是气相中的氧气浓度；(2)是否有液体或气体的输入输出(动态还是静态)。气相测量原理是通过测量气相中氧浓度变化来间接反映活性污泥微生物的耗氧状况。使用这种原理的主要是电解质呼吸仪，如Merit20型呼吸测定仪和Bioscience公司的BI-2000型电解质呼吸仪。这些呼吸仪一般由反应器、电解单元、CO₂捕捉器和相关软件组成。活性污泥与水样在密闭的反应器中混合，发生生化反应消耗氧气产生CO₂，CO₂被装有KOH溶液的捕捉器吸收引起反应器内气压下降，压力传感器探测到这种变化并接通电解单元的电源，电解产生氧气补充被消耗的氧气，维持反应瓶气压。通过计量电流量可计算产生的氧气量，就能得到试样的总BOD和OUR变化曲线。这类呼吸仪由于自身基本原理的限制使其不可能具有太高的测试频率，一般至少需要几分钟的采样间隔，而且液体内部的微生物会受到低氧气浓度的限制。因而它只适用于长期的总BOD的测量，而不适合于动态过程测量。

液相原理的呼吸仪有三种主要形式：静态气相-静态液相呼吸仪、流动气相-静态液相呼吸仪、静态气相-流动液相呼吸仪。

静态气相-静态液相是指在试验期间反应系统与外界没有物质交换。这种呼吸测量技术最典型代表就是常用的批式OUR测定仪，在密闭的反应器中测量溶解氧浓度随时间的下降。没有外界的氧气传递使这种呼吸仪的结构简单，但存在由于反应器内溶解氧浓度过低而导致微生物活性受限。

流动气相-静态液相呼吸仪是指连续向反应体系中充氧，如比利时Gent大学MicrobialEcology实验室开发的RODTOX(Rapid Oxygen Demand and TOXicity tester)呼吸测量仪，这种呼吸仪需要估计氧传质系数K_La，容易造成实验误差，导致OUR的测试精度低。

静态气相-流动液相呼吸仪，它是一种曝气混合液连续流过密闭的呼吸反应器，测量进口和出口的溶解氧浓度。如荷兰Wageningen农业大学环境技术系开发的RA-1000呼吸测量仪，这种呼吸仪通过改变流向使用同一只传感器测量进、出口混合液溶解氧浓度，因而也限制了OUR的测试频率。

上述呼吸测量方法及装置在实际运用中，均存在测试精度不高，测试频率较低等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种污染物好氧生物降解呼吸测量方法及装置，实现高精度、高频率、自动化的呼吸测量。

为实现上述发明的目的，污染物好氧生物降解呼吸测量方法按以下步骤进行：

(1)在空气中对溶解氧传感器进行校核；

(2)向水槽中注入清水，使曝气室、呼吸室进、出口测量室和呼吸室位于清水中；设定该水槽中的水温为5-50℃，通过加热机构、制冷机构及其控制机构控制水槽中的温度达到设定温度；

(3)向曝气室内加入微生物混合液，使其浓度为200-5000mg/L；

(4)开曝气机构，向曝气室内通入空气，空气流量为5-1500ml/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为20-200转/min；

(5)开蠕动泵，该蠕动泵的流量为50-1000ml/min，使曝气室内的微生物混合液通过管道循环进入呼吸室进口测量室的测量腔、呼吸室、呼吸室出口测量室的测量腔、曝气室；

(6)打开氧利用速率测试软件，设置参数：输入信号的物理通道，采样频率f为1-20s^-1，氧利用速率测试时间步长Δt为10-300s，每个通道的采样点数N＝f·Δt，输入信号的电流值为0.004-0.02A，超时为大于Δt的整数，滤波阶数为3-9，流量Q为蠕动泵的实际流量，容积V为呼吸室的实际容积200-2000ml；

(7)当曝气室和呼吸室中的微生物混合液的温度与水槽中的清水温度均达到设定温度5-50℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮：

①对两个溶解氧传感器的电流信号进行数字滤波处理；

②将经过数字滤波处理后的两个溶解氧传感器的电流信号利用线性函数转换为呼吸室进、出口微生物的溶解氧浓度值C₁和C₂；

③分别计算第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的溶解氧浓度值C₁与C₂的算术平均值 与

并在用户界面上实时显示；与此同时，对氧利用速率测试时间步长Δt内的溶解氧浓度值C₁与C₂进行线性拟合，得到C₁和C₂随时间变化的速率

与

④利用公式 $R_i=\frac{Q}{V}[{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i-{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i]-{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_2}{\mathrm{dt}}\right)}_i$ 计算出氧利用速率，并在线实时显示和即时保存；

上式中：

i-测量到的氧利用速率的序号；

R_i-第i个氧利用速率，mgO₂/(L·min)；

Q-蠕动泵流量，ml/min；

V-呼吸室容积，ml；

-呼吸室进口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的算术平均值，mgO₂/L；

-呼吸室出口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的算术平均值，mgO₂/L；

-呼吸室出口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内随时间的变化率，mgO₂/(L·min)；

(8)当氧利用速率稳定在微生物混合液内源呼吸阶段的氧利用速率时，向曝气室内的微生物混合液中加入待测样品，用氧利用速率测试软件计算加入待测样品后的微生物混合液的氧利用速率，并在线显示和即时保存。

2.当需要对溶解氧传感器进行校验时，按以下步骤进行：

(1)溶解氧传感器的互漂移检验：将溶解氧传感器置于空气中，依照溶解氧传感器的常规使用规则在变送器上对溶解氧传感器进行校核，得到进、出口溶解氧传感器读数C₁(0)与C₂(0)，计算ΔC(0)＝C₁(0)-C₂(0)；

(2)溶解氧传感器的自漂移检验：把曝气室、测量室和通道中的微生物混合液清理干净，在曝气室内注入清水，得到清水第i个呼吸速率测试时间步长Δt内呼吸室进、出口清水溶解氧浓度的算术平均值

与

及其变化率 与

(3)溶解氧传感器的软校核：在校核程序上调用ΔC(0)、

与

计算 ${\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i^{*}={\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i-\mathrm{\ΔC}\left(0\right)-\mathrm{\Δt}\·\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{d{C}_{1b}}{\mathrm{dt}}\right)}_j$ 与 ${{{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i}^{*}=\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i-\mathrm{\Δt}\·\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_{2b}}{\mathrm{dt}}\right)}_j,$ 利用校核后的 与

计算 ${R_i}^{*}=\frac{Q}{V}[{{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i}^{*}-{{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i}^{*}]-[{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_2}{\mathrm{dt}}\right)}_i-{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_{2b}}{\mathrm{dt}}\right)}_i],$ 得到校核后的氧利用速率R_i ^*，并保存。

污染物好氧生物降解呼吸测量装置包括壳体、水槽、呼吸室、曝气室、分别位于呼吸室和曝气室底部内的磁力搅拌转子、对应安装在水槽下方壳体内的磁力搅拌转子的转动机构和安装在壳体侧面上的磁力搅拌转子的转动机构的控制机构、蠕动泵、曝气机构和pH传感器，pH传感器的上端通过信号传输线与一个变送器的信号输入端连接，安装在水槽后侧面上的加热机构、制冷机构和循环泵与加热机构、制冷机构和循环泵对应且安装在壳体表面上控制机构，两个溶解氧传感器的上端分别通过信号传输线与对应变送器的信号输入端连接，变送器的信号输出端与接线盒的信号输入端连接，接线盒的信号输出端与插有数据采集卡的计算机连接；吸室进、出口测量室为相同的测量室，每一测量室包括上部的上腔体和下部的测量腔体沿轴线密封固定连通，两个溶解氧传感器下端分别插入呼吸室进、出口测量室下部的测量腔体内，溶解氧传感器的上部与测量室上腔体固定连接，测量室上腔体的底部和测量腔体的上端与溶解氧传感器活动配合并密封，所述的蠕动泵通过管道与曝气室和呼吸室进口测量室的测量腔体底部连通，溶解氧传感器下端侧面所对的呼吸室进口测量室的测量腔体和呼吸室通过管道连通。呼吸室的上部和呼吸室出口测量室的测量腔体底部通过管道连通，溶解氧传感器下端侧面所对的呼吸室出口测量室的测量腔体上装有与曝气室相通的管道，曝气室、呼吸室和呼吸室进、出口测量室位于盛有清水的水槽内，微生物混合液通过蠕动泵、管道在曝气室、呼吸室进口测量室的测量腔、呼吸室、呼吸室出口测量室的测量腔和曝气室内循环，曝气室与呼吸室的容积之比为3-5∶1，呼吸室进、出口测量室的测量腔与呼吸室的容积之比为1∶100-300。

本发明具有以下技术效果：

(1)不受溶解氧的限制、不需考虑氧的传质系数、系统整体恒温效果好、溶解氧传感器所受干扰少，采用了滤波技术和线性拟合算法，因而测试精度高；

(2)通过使用溶解氧传感器测量液相溶解氧浓度的变化来得到氧利用速率，使用高频率的信号采集设备，因而提高了测试频率；

(3)自行开发了氧利用速率测量软件，软件用户界面友好，提高了自动化程度，使测试过程与测试结果直观。

附图说明

图1为本发明提供的测量装置的总体结构示意图；

图2为原理结构示意图；

图3为测量室的俯视图；

图4为图3中的A-A的剖视图；

图5为测量室安装溶解氧传感器后的俯视图；

图6为图5中的B-B的剖视图；

图7为溶解氧传感器电流信号采集的流程图；

图8为氧利用速率测量软件程序框图；

图9为氧利用速率测量软件的用户界面示意图；

图10为呼吸测量过程的流程图；

图11为去掉图1中左侧和上表面壳体后温控设备的结构示意图；

图12为去掉图1中的后面壳体后的温控设备结构示意图；

图13为温控设备壳体下部磁力搅拌装置的俯视图；

图14为图13中的C-C剖视图；

在图1、图2、图4、图6、图11、图12、图14中，1为微生物混合液，2为呼吸室，3为呼吸室底部的磁力搅拌转子，4为呼吸室进口测量室，4-1上腔体，4-2为测量腔体，4-3为密封圈，4-4为密封圈，5为呼吸室出口测量室，6为管道，7为两个溶解氧传感器，8为呼吸室的磁力搅拌机构的定时按钮，9为呼吸室的磁力搅拌机构的转速调节按钮，10为呼吸室的磁力搅拌机构的电源开关，11为蠕动泵，12为曝气室的磁力搅拌机构的定时按钮，13为曝气室的磁力搅拌机构的转速调节按钮，14为曝气室的磁力搅拌机构的电源开关，15为磁力搅拌机构的壳体，16为曝气室底部的磁力搅拌转子，17为曝气头，18为曝气室，19为水槽，20为曝气机，21为pH传感器，22为温控机构的温度调节按钮，23为温控机构的壳体，24为温控机构的加热工作状态指示灯，25为温控机构的加热电源开关，26为温控机构的制冷工作状态指示灯，27为温控机构超温指示灯，28为温控机构制冷电源开关，29为水槽缺水指示灯，30为信号传输线，31为变送器，32为接线盒，33为内插有数据采集卡的计算机，34为螺栓，35为循环水泵，36为温控机构的控制模块，37为冷凝器，38为制冷压缩机，39为空气管，40为蒸发器，41为恒湿加热器，42为水槽后侧面上的过水孔，43为循环水泵的出水口，44为温度传感器，45为呼吸室底部磁力搅拌转子用电动机，46曝气室底部磁力搅拌转子用电动机，47为呼吸室底部磁力搅拌转子用磁铁，48为曝气室底部磁力搅拌转子用磁铁。

具体实施方式

当以浓度为20gCOD/L的葡萄糖溶液作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在20℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液4000ml，浓度为1000mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.1L/min；分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为200ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为20s，每个通道的采样点数为200，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为30s，滤波阶数为7，流量Q为200ml/min，，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度20℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与

以及氧利用速率值；

(7)当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入葡萄糖溶液4ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入葡萄糖溶液后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与 以及氧利用速率值R_i。

当以浓度为20gCOD/L的醋酸钠溶液作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在25℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液4000ml，浓度为1500mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.2L/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为250ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为20s，每个通道的采样点数为200，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为40s，滤波阶数为7，流量Q为250ml/min，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度20℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与

以及氧利用速率值；

(7)当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入醋酸钠溶液6ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入醋酸钠溶液后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与

以及氧利用速率值R_i。

当以城市污水作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在25℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液2000ml，浓度为3000mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.2L/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为250ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为30s，每个通道的采样点数为300，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为40s，滤波阶数为7，流量Q为250ml/min，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度25℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与

以及氧利用速率值；

(7)将城市污水水样加热到25℃并快速曝气至溶解氧饱和；当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入城市污水2000ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入城市污水后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与

以及氧利用速率值R_i。

微生物混合液由蠕动泵正压泵入呼吸室进口测量室与呼吸室出口测量室，微生物混合液流向垂直于测量室内置的溶解氧传感器的膜表面。

呼吸室进、出口测量室为上大、下小的两段圆柱体，这两段圆柱体内有圆孔相通，上腔体的底部中部有一与溶解氧传感器活动配合的圆通孔，上腔体的上端圆孔内有螺纹；测量腔底部中部和侧面分别有圆通孔，该圆通孔上分别装有连接管道，测量腔体内的上端圆孔内固定有与溶解氧传感器配合的橡胶密封圈，上腔体的下端和测量腔体的上端通过螺纹密封连接。

曝气室和呼吸室的容积之比为4∶1，呼吸室进、出口测量室的测量腔与呼吸室的容积之比为1∶200。

Claims (9)

1、一种污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

(1)在空气中对溶解氧传感器进行校核；

(2)向水槽中注入清水，使曝气室、呼吸室进、出口测量室和呼吸室位于清水中；设定该水槽中的水温为5-50℃，通过加热机构、制冷机构及其控制机构控制水槽中的温度达到设定温度；

(3)向曝气室内加入微生物混合液，使其浓度为200-5000mg/L；

(4)开曝气机构，向曝气室内通入空气，空气流量为5-1500ml/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为20-200转/min；

(5)开蠕动泵，该蠕动泵的流量为50-1000ml/min，使曝气室内的微生物混合液通过管道循环进入呼吸室进口测量室的测量腔、呼吸室、呼吸室出口测量室的测量腔、曝气室；

(6)打开氧利用速率测试软件，设置参数：输入信号的物理通道，采样频率f为1-20s^-1，氧利用速率测试时间步长Δt为10-300s，每个通道的采样点数N＝f·Δt，输入信号的电流值为0.004-0.02A，超时为大于Δt的整数，滤波阶数为3-9，流量Q为蠕动泵的实际流量，容积V为呼吸室的实际容积200-2000ml；

(7)当曝气室和呼吸室中的微生物混合液的温度与水槽中的清水温度均达到设定温度5-50℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮：

①对两个溶解氧传感器的电流信号进行数字滤波处理；

②将经过数字滤波处理后的两个溶解氧传感器的电流信号利用线性函数转换为呼吸室进、出口微生物的溶解氧浓度值C₁和C₂；

③分别计算第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的溶解氧浓度值C₁与C₂的算术平均值 与

并在用户界面上实时显示；与此同时，对氧利用速率测试时间步长Δt内的溶解氧浓度值C₁与C₂进行线性拟合，得到C₁和C₂随时间变化的速率

与

④利用公式 $R_i=\frac{Q}{V}[{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i-{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i]-{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_2}{\mathrm{dt}}\right)}_i$ 计算出氧利用速率，并在线实时显示和即

时保存；上式中：

i-测量到的氧利用速率的序号；

R_i-第i个氧利用速率，mgO₂/(L·min)；

Q-蠕动泵流量，ml/min；

V-呼吸室容积，ml；

-呼吸室进口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的算术平均值，mgO₂/L；

-呼吸室出口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内的算术平均值，mgO₂/L；

-呼吸室出口微生物混合液溶解氧浓度在第i个氧利用速率测试时间步长Δt内随时间的变化率，mgO₂/(L·min)；

(8)当氧利用速率稳定在微生物混合液内源呼吸阶段的氧利用速率时，向曝气室内的微生物混合液中加入待测样品，用氧利用速率测试软件计算加入待测样品后的微生物混合液的氧利用速率，并在线显示和即时保存。

2.根据权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于当需要对溶解氧传感器进行校验时，按以下步骤进行：

(1)溶解氧传感器的互漂移检验：将溶解氧传感器置于空气中，依照溶解氧传感器的常规使用规则在变送器上对溶解氧传感器进行校核，得到进、出口溶解氧传感器读数C₁(0)与C₂(0)，计算ΔC(0)＝C₁(0)-C₂(0)；

(2)溶解氧传感器的自漂移检验：把曝气室、测量室和通道中的微生物混合液清理干净，在曝气室内注入清水，得到清水第i个呼吸速率测试时间步长Δt内呼吸室进、出口清水溶解氧浓度的算术平均值 与

及其变化 与

(3)溶解氧传感器的软校核：在校核程序上调用ΔC(0)、 $\frac{{\mathrm{dC}}_{1b}}{\mathrm{dt}},\frac{{\mathrm{dC}}_{2b}}{\mathrm{dt}},{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i,{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i$ 与

计算 ${{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i}^{*}={\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i-\mathrm{\ΔC}\left(0\right)-\mathrm{\Δt}\·\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_{1b}}{\mathrm{dt}}\right)}_j$ 与 ${{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i}^{*}={\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i-\mathrm{\Δt}\·\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_{2b}}{\mathrm{dt}}\right)}_j,$ 利用校核后的

与

计算 ${R_i}^{*}=\frac{Q}{V}[{{\left(\stackrel{\‾}{C_1}\right)}_i}^{*}-{{\left(\stackrel{\‾}{C_2}\right)}_i}^{*}]-[{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_2}{\mathrm{dt}}\right)}_i-{\left(\frac{{\mathrm{dC}}_{2b}}{\mathrm{dt}}\right)}_i],$ 得到校核后的氧利用速率R_i ^*，并保存。

3.根据权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于当以浓度为20gCOD/L的葡萄糖溶液作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在20℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液4000ml，浓度为1000mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.1L/min；分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为200ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为20s，每个通道的采样点数为200，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为30s，滤波阶数为7，流量Q为200ml/min，，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度20℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与 以及氧利用速率值；

(7)当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入葡萄糖溶液4ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入葡萄糖溶液后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与

以及氧利用速率值R_i。

4.根据权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于当以浓度为20gCOD/L的醋酸钠溶液作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在25℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液4000ml，浓度为1500mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.2L/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为250ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为20s，每个通道的采样点数为200，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为40s，滤波阶数为7，流量Q为250ml/min，，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度20℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与

以及氧利用速率值；

(7)当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入醋酸钠溶液6ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入醋酸钠溶液后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值 与 以及氧利用速率值R_i。

5.根据权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于当以城市污水作为待测样品时，该方法按以下步骤进行：

(1)使水槽中的清水保持在25℃；

(2)向曝气室中加入活性污泥混合液2000ml，浓度为3000mgMLVSS/L；

(3)向曝气室内通入的空气流量为0.2L/min，分别开磁力搅拌器，使曝气室底部和呼吸室底部的搅拌转子转动，搅拌转速均为100转/min；

(4)开蠕动泵，使其流量为250ml/min，使活性污泥混合液通过管道在呼吸室进、出口测量室的测量腔、呼吸室、曝气室循环；

(5)打开氧利用速率测试软件，设置参数：物理通道为“0”和“1”，采样频率f为10s^-1，氧利用速率测试时间步长为30s，每个通道的采样点数为300，输入电流信号电流值为0.004-0.02A，超时为40s，滤波阶数为7，流量Q为250ml/min，，容积V为1000ml；

(6)当曝气室和呼吸室中的活性污泥混合液的温度与水槽中的清水的温度均达到设定温度25℃时，点击氧利用速率测试软件中的“开始”按钮，软件自动运行，在用户界面上显示当前“0”通道和“1”通道采集到的电流信号值、每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与 以及氧利用速率值；

(7)将城市污水水样加热到25℃并快速曝气至溶解氧饱和；当氧利用速率稳定在内源呼吸速率时，向曝气室内的活性污泥混合液中加入城市污水2000ml，氧利用速率测试软件自动计算、保存和实时显示加入城市污水后每一个氧利用速率测试时间步长Δt内呼吸室进口和出口活性污泥混合液的溶解氧浓度值C₁和C₂的算术平均值

与

以及氧利用速率值R_i。

6.根据权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量方法，其特征在于微生物混合液由蠕动泵正压泵入呼吸室进口测量室与呼吸室出口测量室，微生物混合液流向垂直于测量室内置的溶解氧传感器的膜表面。

7.一种实施权利要求1所述的污染物好氧生物降解呼吸测量装置，包括壳体、水槽、呼吸室、曝气室、分别位于呼吸室和曝气室底部内的磁力搅拌转子、对应安装在水槽下方壳体内的磁力搅拌转子的转动机构和安装在壳体侧面上的磁力搅拌转子的转动机构的控制机构，蠕动泵、曝气机构和pH传感器，pH传感器的上端通过信号传输线与一个变送器的信号输入端连接，安装在水槽后侧面上的加热机构、制冷机构和循环泵与加热机构、制冷机构和循环泵对应且安装在壳体表面上控制机构，两个溶解氧传感器的上端分别通过信号传输线与对应变送器的信号输入端连接，变送器的信号输出端与接线盒的信号输入端连接，接线盒的信号输出端与插有数据采集卡的计算机连接；其特征在于呼吸室进、出口测量室为相同的测量室，每一测量室包括上部的上腔体和下部的测量腔体沿轴线密封固定连通，两个溶解氧传感器下端分别插入呼吸室进、出口测量室下部的测量腔体内，溶解氧传感器的上部与测量室上腔体固定连接，测量室上腔体的底部和测量腔体的上端与溶解氧传感器活动配合并密封，所述的蠕动泵通过管道与曝气室和呼吸室进口测量室的测量腔体底部连通，溶解氧传感器下端侧面所对的呼吸室进口测量室的测量腔体和呼吸室通过管道连通，呼吸室的上部和呼吸室出口测量室的测量腔体底部通过管道连通，溶解氧传感器下端侧面所对的呼吸室出口测量室的测量腔体上装有与曝气室相通的管道，曝气室、呼吸室和呼吸室进、出口测量室位于盛有清水的水槽内，微生物混合液通过蠕动泵、管道在曝气室、呼吸室进口测量室的测量腔、呼吸室、呼吸室出口测量室的测量腔和曝气室内循环，曝气室与呼吸室的容积之比为3-5∶1，呼吸室进、出口测量室的测量腔与呼吸室的容积之比为1∶100-300。

8.根据权利要求7所述的污染物好氧生物降解呼吸测量装置，其特征在于呼吸室进、出口测量室为上大、下小的两段圆柱体，这两段圆柱体内有圆孔相通，上腔体的底部中部有一与溶解氧传感器活动配合的圆通孔，上腔体的上端圆孔内有螺纹；测量腔底部中部和侧面分别有圆通孔，该圆通孔上分别装有连接管道，测量腔体内的上端圆孔内固定有与溶解氧传感器配合的橡胶密封圈，上腔体的下端和测量腔体的上端通过螺纹密封连接。

9.根据权利要求7所述的污染物耗氧生物降解呼吸测量装置，其特征在于曝气室和呼吸室的容积之比为4∶1，呼吸室进、出口测量室的测量腔与呼吸室的容积之比为1∶200。

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