一种集成式污泥沉降实时监测分析装置及方法属于活性污泥法曝气池运行领域。本发明专利技术将进水泵、出水泵、曝气池出口混合液收集装置、图像采集装置、图像分析设备集成于密闭不透光机柜中，固定于曝气池出口附近。本发明专利技术将污泥沉降监测与计算机视觉相结合，间隔取样，定时获取污泥实时沉降过程特征规律而不是污泥沉降比，通过自动化的监测分析系统分析过程及监测过程。该装置密闭设计，装置内采用恒定光源，消除外界光源干扰，实现对污泥沉降过程的精准专属测量。装置内摄像头采用红外、可见光双目摄像头，提取沉降图像色度、亮度与色阶等信息并进行识别与分析，从而获取污泥沉降速度、沉降比例、上清液色度等多重特征反映活性污泥的沉降性能。降性能。降性能。
【技术实现步骤摘要】
一种集成式污泥沉降实时监测分析装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种集成式污泥沉降实时监测分析装置及方法，属于活性污泥法曝气池运行领域。
技术介绍
[0002]随着城市化的快速发展和环境污染的加剧，城市水环境问题日益严重，城市水系统的生态安全保障正面临严峻挑战。城市污水处理厂既是城市水循环的核心单元，也是水环境监测的重要节点和监测难点。污水处理厂将污水收集起来，达标后再排入环境中，从而大大降低了污染物对环境的影响。现阶段污水厂的新建任务基本完成，需要对污水厂的运行维护进行优化，包括智能升级和改造等等。
[0003]在我国大约有90％以上的城市污水处理厂和50％以上的工业废水处理站采用活性污泥法。对于采用传统活性污泥法的污水厂来说，其高效稳定运行离不开两个主要方面，其一是曝气池内泥水充分混合，另一方面就是二沉池内的泥水分离，二者缺一不可。然而污泥膨胀问题一直是困扰人们的一个难题。有相当多的污水处理厂每年都会发生污泥膨胀，污泥膨胀被认为是活性污泥法的“癌症”，严重时不仅会导致污泥流失，甚至会造成污水厂停运的情况发生，所以解决污泥膨胀问题是当前国内外专家积极研究的难点与热点。
[0004]传统的污泥沉降比SV与污泥体积指数SVI都是人们根据经验设置的经验参数，基于这些参数的测定，获取的数据量有限且监测离散，也难以反映污泥沉降的过程性和完整性。基于污泥沉降性目前有很多研究，但是对于污泥沉降的一些特性反映的还不够多，对于沉降过程的信息捕捉，以及对于泥水分界面的标定，对于上清液清晰度，浮渣层厚度的研究都还有待深入。
[0005]随着人工智能领域的发展，人工智能与污水处理领域逐渐产生交叉与融合，图像识别技术作为人工智能的一个分支，近年来应用越来越广泛，这为本专利技术提供了有利条件和技术支撑。
[0006]随着污水处理领域逐渐进入智慧化与信息化时代，无人工值守是发展趋势，且针对污泥性质本身的评判也越来越受到重视，实时监测与反馈预警机制的逐步建立，正在与传统的设定参数与专家经验进行结合，共同完成对污水厂的运行维护与调控。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供一种集成式污泥沉降实时监测分析装置及方法，以解决污泥沉降信息获取不够全面，监测离散，监测所需时间成本高，难以形成污泥沉降性预警机制等问题。
[0008]本专利技术以传统活性污泥法为基础，本专利技术为集成式一体化装置，将进水泵、出水泵、曝气池出口混合液收集装置、图像采集装置、图像分析设备集成于密闭不透光机柜中，本装置通过固定支架固定与曝气池出口附近，创新地结合了图像识别与分析技术，提升了污泥沉降信息获取的全面性，实现了污泥沉降性能的实时监测、曲线分析与反馈预警，同时密闭结构也有效地排出了光照变化等外界因素的干扰，提升了污泥沉降图像采集的准确
性。
[0009]如图所示为装置示意图，为实现曝气池出口混合液污泥沉降周期循环监测，该装置运行分为以下几个阶段。
[0010]第一阶段(进水阶段)：为实时监测曝气池出口处混合液沉降性能，在曝气池出口处人工钻孔，胶管引流与集成式污泥沉降实时监测分析装置相连通，其中用进、出水电磁阀实现定时控制，进、出水电磁阀由工控机进行控制。进水电磁阀打开后，曝气池出口处混合液在进水蠕动泵作用下打入计量量筒，进水管末端贴壁固定在计量量筒的中部位置，保证混合液在计量量筒内也能充分混合。
[0011]计量量筒位于污泥沉降监测装置中，且底部固定于装置底板。设定蠕动泵转速，从而保证胶管内混合液流速在0.4～2m/s范围内，污泥既不会挂壁，也不会导致流体冲击力过大。该污泥沉降监测装置外壳采用不锈钢密闭结构，顶部四面横梁设置灯管，从而保证装置内亮度均匀，不受外界自然光变化的干扰。计量量筒量程处与量筒底部设置液位计，液位计与进、出水电磁阀通过数据线连接，当液面到达计量量筒量程处液位计时，进水电磁阀自动关闭，进水蠕动泵停止运行，泥水混合液停止进入计量量筒。
[0012]第二阶段(污泥沉降阶段)：计量量筒旁侧(左侧)设置有比色卡，随着污泥不断沉降，根据上清液色度不同，摄像头采集到的比色卡信息也就不同，可以有效反映上清液的色度信息，从而更准确有效地反馈污泥沉降相关信息。计量量筒旁侧(右侧)设置有1080p红外、可见光双目摄像头，提前进行畸变校正，红外镜头用于辅助判别沉降性能，在确定泥水分界面上更为准确，摄像头同样与电磁阀相关联，进水电磁阀触动关闭指令后，摄像头开始实时采集污泥沉降图像，采集时间设定，采集的图像通过数据线实时传输到工控机设备上。
[0013]第三阶段(排水阶段)：采集时间过了之后出水蠕动泵开始启动，计量量筒内的抽水管贴壁设置在靠近底部的位置，防止出现污泥死角、污泥淤积等现象的发生。泥水混合液经抽泥软管重新抽回曝气池中，抽取结束后，计量量筒底部液位计感应，出水蠕动泵关闭，停止向外抽泥。接收到停止向外抽泥信号后，工控机发送指令，进水电磁阀打开，进水蠕动泵开始运行，抽取泥水混合物进入计量量筒，整个装置进入新一轮的循环。采集到的污泥沉降信息实时传输到工控机设备中，工控机实时生成污泥沉降曲线、污泥沉降速度曲线以及污泥沉降比例图，并实时反馈泥水分界面清晰度，上清液色度等信息。污泥沉降出现异常或有异常趋势时，及时预警。
[0014]集成式污泥沉降监测装置安装方法：在密闭机柜中，先将顶部灯管(1)固定在机柜顶部，电源线沿柜壁导出至柜角出线口。两端位置分别固定进水蠕动泵(10)和出水蠕动泵(10)，在进水蠕动泵旁侧固定计量量筒(8)，为防止摄像头畸变效应，摄像头底部固定可伸缩支架(9)在固定时需进行畸变校正，校正后维护周期内不再移动或调整，在摄像头旁侧安装工控机(12)和信号发射器(13)，并进行底部固定。待所有装置设备完成底部固定后，进行相关配件的安装，胶管连接进水口至进水蠕动泵，进水蠕动泵至计量量筒(8)，计量量筒至出水蠕动泵以及出水蠕动泵至排水口，在进水路径和出水管路上分别设置电磁阀(2)，并将进水、出水电磁阀分别与进水蠕动泵和出水蠕动泵相连接，实现对进水、出水的自动控制，同时进水、出水电磁阀还通过数据转接线连接至工控机，实现接收工控机指令的功能。
[0015]计量量筒1000mL液位刻度处设置电子液位计，顶部液位计通过数据转接线连接至工控机，实现向工控机发送“到达指定液位，停止进水”的指令，工控机收到指令后向摄像头
发送图像采集指令，并启动计时功能，图像采集过程结束后，工控机向出水电磁阀发送“图像采集结束，开始出水”的指令。计量量筒0mL液位刻度处设置电子液位计，底部液位计通过数据转接线连接至工控机，实现向工控机发送“到达指定液位，停止出水，开始进水”的指令。
[0016]所有胶管均贴壁安装，保证不影响沉降图像的采集，所有用电设备的电源线均贴壁安装，并在柜角集中后拉线接出。
[0017]集成式污泥沉降装置与曝气池衔接安装方法：首先在曝气池出口附近打孔，将集成式污泥沉降装置通过固定支架安装在曝气池出口处，随后用胶管将装置进水口和曝气池出水端相连，装置出水口与曝气池出水端相连。装置柜角拉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成式污泥沉降实时监测分析装置，其特征在于：一种集成式污泥沉降实时监测分析装置，针对污泥沉降性监测而制造，该装置通过固定支架固定在曝气池出口处附近，该装置为密闭不透光钢架结构，该装置内包括：(1)顶部灯管、(2)电磁阀、(3)抽泥软管、(4)数据传输线、(5)比色卡、(6)液位计、(7)红外、可见光双目摄像头、(8)透光的固定式定制计量量筒、(9)底部固定可伸缩支架、(10)蠕动泵、(11)设备保护壳、(12)工控机、(13)信号发射器、(14)密闭机柜；进水蠕动泵通过曝气池出口处连接软管，与曝气池出口处混合液相连通，出水蠕动泵通过抽泥软管，将泥水抽回到曝气池混合液中。2.应用如权利要求1所述装置进行的一种集成式污泥沉降实时监测分析方法，其特征如下：为实时监测曝气池出口处混合液沉降性能，在曝气池出口处人工钻孔，胶管引流与集成式污泥沉降实时监测分析装置相连通，其中用进、出水电磁阀实现定时控制，进、出水电磁阀由工控机进行控制；进水电磁阀打开后，曝气池出口处混合液在进水蠕动泵作用下打入计量量筒，进水管末端贴壁固定在计量量筒的中部位置，保证混合液在计量量筒内也能充分混合；计量量筒位于污泥沉降监测装置中，且底部固定于装置底板；设定蠕动泵转速，从而保证胶管内混合液流速在0.4～2m/s范围内，污泥既不会挂壁，也不会导致流体冲击力过大；该污泥沉降监测装置外壳采用不锈钢密闭...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，刘宇衡，张雨，王若琛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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