专利名称：一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速检测污水处理中水蚯蚓对污泥活性影响的方法及装置，属于污水处理领域。
背景技术：
污泥是污水生物处理工艺的必然产物。目前，污泥处理的投资和运行费用巨大，占整个污水厂投资及运行费用的25% 65%，已成为污水厂所面临的沉重负担，同时剩余的污泥中通常含有一些寄生虫卵、病源微生物、重金属及未稳定化的有机物等有毒有害物质，如果不经适当地处理而直接进入环境，会带来二次污染，对生态环境和人类健康构成严重威胁，因此必须对剩余污泥进行妥善处理处置。解决剩余污泥的首要原则是污泥减量化，它主要包含两个方面:污泥减容和污泥减质。传统的污泥减量化方式是污泥减容，但这种方式无法从根本上减少污泥的干物质量，处理后的污泥仍然需要进行卫生填埋、焚烧等后续处理。因此，近年来，从污泥产生源头上减少污泥产量的污泥减质越来越多受到关注，利用水蚯蚓进行污泥减量化，就是从源头上减少污泥产量，利用水蚯蚓进行污泥减量相比传统的污泥减量方式，具有低成本、无污染、易实施等独特的优点，成为近年来研究的热点，但同时水蚯蚓对污泥的吞食作用会对污水处理水质产生一定影响。有研究表明，有水蚯蚓存在的滤池出水的氨氮、总氮量远远高于其他没有水蚯蚓的滤池，在好氧生物膜系统中，这种情况更加普遍。由于水蚯蚓对污泥的吞食作用，除了氨氮、总氮增加，出水中COD和TP浓度也都有所增加，这对污水处理厂的水处理效果及出水水质产生较大的负面影响。而且由于在污水处理厂的曝气生物滤池中存在大量的微生物和原后生动物，形成一个小型生态系统，水蚯蚓处在该食物链顶端，极易大规模爆发，影响出水水质，因此检测水蚯蚓对污水处理中污泥活性的影响很有必要。国内外对水蚯蚓的研究主要集中在给水处理领域，同时由于污水处理领域中水蚯虫引种类较多，分为自发形成的红斑顥体虫(Aeolosmahemprichii)和仙女虫属(Nais sp.)等游离型螺虫以及颤蝴科(Tubificidae)和带丝蝴属(Lumbriculus sp.)等附着型螺虫，种类较多，对不同条件(温度、pH、D0)下不同污泥(厌氧、好氧、兼性厌氧污泥等)活性的检测比较复杂，国内还没有系统的检测方法和设备。

发明内容
本发明针对污水处理领域对水蚯蚓对污泥活性影响检测的不足，提供一种简单易行的快速检测在不同环境因素(温度、pH、D0)下水蚯蚓对污泥活性影响的方法，同时提供一套受外界环境影响小、安装使用方便的快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的装置。一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的装置，其特征是:包括pH计、空气泵、氮气瓶、反应瓶、恒温水浴锅、滤网、液上管、液下管、曝气盘、橡胶管、阀们以及玻璃管；反应瓶放在恒温水浴锅中，瓶塞上插有液上管、液下管、pH计探头，滤网固定在反应瓶中，曝气盘安装在反应瓶底部，反应瓶底部与一个带阀门的玻璃管连接，阀门在反应瓶 外部，玻璃管一端通过橡胶管与曝气盘连接，另一端通过橡胶管与空气泵或氮气瓶连接。
应用所述装置实现的一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的方法，其特征是:
启动恒温水浴锅使之达到测定要求温度，取待测污泥置于反应瓶中，按照需要检 测污泥中水蚯蚓的密度取一定量水蚯蚓置于滤网上，将空气泵或氮气瓶与曝气盘连接，通 过与空气泵连接的流量计调节曝气量大小或用氮气吹脱创造无氧环境，气体从液上管排 出，测定不同含氧量下水蚯蚓对污泥活性的影响；通过PH计观察反应体系中pH值的变化， 从液上管加入NaOH或HCL溶液控制pH ;系统运行过程中每隔一段时间从反应瓶中取样进 行测试，取样方法是先关闭空气泵或氮气瓶，停止曝气或吹脱，再关闭玻璃管的阀门，等反 应瓶中的污泥沉降后，向液上管通空气或氮气，由于压力的作用，上清液将从液下管排出， 取样完毕后，再将空气泵或氮气瓶与曝气盘连接，继续开始曝气或吹脱；通过测定多个时刻 反应系统上清液中的基质浓度，绘制基质浓度变化曲线，根据基质浓度变化曲线求出最大 斜率，即基质的最大去除速率Vm，Vm除以反应瓶中污泥浓度既得到基质的最大比反应速率 vm ;通过确定污泥的反应速率，确定水蚯蚓对污泥活性的影响，同时测定水样中氨氮、硝态 氮、亚硝态氮、磷的量，确定水蚯蚓的存在对污水水质指标的影响。
启动恒温水浴锅5使之达到要求温度，取待测污泥置于反应瓶4中，按需检测污泥 中水蚯蚓的密度取一定量水蚯蚓置于滤网6上，注意应先加污泥后加水蚯蚓，防止水蚯蚓 因污泥冲刷掉下滤网。将空气泵2与曝气盘9连接，开始曝气，并通过与空气泵连接的流量 计调节曝气量大小；如果是测定无氧环境下水蚯蚓对污泥活性的影响，就将氮气瓶3与曝 气盘连接，用氮气吹脱进行吹脱，气体从液上管7排出，反应瓶处于无氧状态。通过pH计I 观察反应体系中PH值的变化，并从液上管加入NaOH或HCL溶液控制pH。
系统运行过程中每小时从反应瓶中取样进行测试，取样方法是先关闭空气泵或氮 气瓶，停止曝气或吹脱，再关闭反应瓶底部玻璃管上的阀门11，等反应瓶中的污泥沉降后， 向液上管7通空气或氮气，由于压力的作用，上清液将从液下管8排出，取样完毕后，再将空 气泵或氮气罐与曝气盘连接，继续开始曝气或吹脱。
测定多个时刻体系上清液中的基质浓度，绘制基质浓度变化曲线，根据基质浓度 变化曲线求出最大斜率，即基质的最大去除速率Vm，Vm除以反应瓶中污泥浓度既得到基质 的最大比反应速率vm。通过确定污泥的反应速率，确定水蚯蚓对污泥活性的影响，同时测定 水样中氨氮、硝态氮、亚硝态氮、P的量，确定水蚯蚓的存在对污水水质指标的影响。
该测量装置具有以下优点:
(I)检测广泛性。本装置可以通过改变恒稳水浴锅温度控制反应温度，通过液上管 添加NaOH或HCL调节PH，通过曝气盘通空气或氮气实现对有氧和无氧环境水蚯蚓对污泥活 性影响的检测。检测装置通过加入各种污泥和水蚯蚓，可以实现各种水蚯蚓对各种污泥活 性的检测，具有广泛的适应性。
(2)准确性。本装置设有滤网，研究显示，附着在载体上生长的水蚯蚓活性更好， 水蚯蚓上端挂在滤网上，尾部伸出滤网在水中有节奏地摆动，进行平静的呼吸，通过设置滤 网，不但保证水蚯蚓的活性，而且死亡的水蚯蚓会从滤网上掉落，便于及时发现清理、补充， 保证测量结果的准确性。
(3)取样简单。通过从液上管通入空气或氮气，就可以从液下管取出水样，取样方便，同时这种取样方式受环境因素影响小，不会改变反应瓶有氧/无氧环境，对水蚯蚓生长影响小。(4)测定速度快，本发明提供的水蚯蚓对活性污泥影响的测定方法，通过对水蚯蚓存在条件下污泥反应速率的检测，每隔一段时间取样一次，对污泥和水蚯蚓即取即测，能起到快速测定的目的。(5)测定装置占地小，操作简单。整套装置可以整合在一个箱体中，占地小，移动性强，操作简单，操作人员不需要特殊培训。(6)造价低，整套装置没有高造价的材料与设备，便于实际制造应用。


图1是本发明检测水蚯蚓对污泥活性影响装置的示意图。图中，1、pH计，2、空气泵，3、氮气瓶，4、反应瓶，5、恒温水浴锅，6、滤网，7、液上管，
8、液下管，9曝气盘图2是图1反应瓶底部圆圈部分的放大图。图中，4、反应瓶，9、曝气盘，IO、橡胶管，11、阀门，12玻璃管
具体实施例方式一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的装置，包括pH计1、空气泵2、氮气瓶3、反应瓶4、恒温水浴锅5、滤网6、液上管7、液下管8、曝气盘9、橡胶管10、阀们11以及玻璃管12。装置的启动:1)首先启动恒温水浴锅5，通过恒温水浴锅调节反应系统温度，达到检测不同温度下水蚯蚓对污泥活性影响的目的；2)取出一定量的待测污泥放入反应瓶4中，之后将一定量的水蚯蚓置于滤网6上；3)将空气泵或氮气瓶与曝气盘9连接，通过调节空气泵连接的流量计调节曝气量大小或用氮气吹脱创造无氧环境，测定不同含氧量下水蚯蚓对污泥活性的影响。4)测定过程中，通过pH计I观察反应体系中pH值的变化，从液上管7加入NaOH或HCL溶液控制pH，测定不用PH下水蚯蚓对污泥活性的影响。每检测一种环境因素对反应系统影响的同时，另外两种环境因素保持不变。取样:系统运行过程中每小时从反应瓶中取样进行测试，取样方法是先关闭空气泵或氮气瓶，停止曝气或吹脱，再关闭反应瓶底部玻璃管上的阀门11，等反应瓶中的污泥沉降后，向液上管7通空气或氮气，由于压力的作用，上清液将从液下管8排出，取样完毕后，再将空气泵或氮气罐与曝气盘连接，继续开始曝气或吹脱。数据处理:测定多个时刻反应瓶上清液中的基质浓度，绘制基质浓度变化曲线，根据基质浓度变化曲线求出最大斜率，即基质的最大去除速率Vm，Vm除以反应瓶中污泥浓度既得到基质的最大比反应速率vm。通过确定污泥的反应速率，确定水蚯蚓对污泥活性的影响，同时测定所取水样中的氨氮、硝态氮、亚硝态氮、P的量，确定水蚯蚓的存在对污水水质指标的影响。
权利要求
1.一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的装置，其特征是:包括PH计、空气泵、氮气瓶、反应瓶、恒温水浴锅、滤网、液上管、液下管、曝气盘、橡胶 管、阀们以及玻璃管；反应瓶放在恒温水浴锅中，瓶塞上插有液上管、液下管、PH计探头，滤网固定在反应瓶 中，曝气盘安装在反应瓶底部，反应瓶底部与一个带阀门的玻璃管连接，阀门在反应瓶外 部，玻璃管一端通过橡胶管与曝气盘连接，另一端通过橡胶管与空气泵或氮气瓶连接。
2.利用权利要求1所述装置实现的一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的方法，其特 征是:启动恒温水浴锅使之达到测定要求温度，取待测污泥置于反应瓶中，按照需要检测污 泥中水蚯蚓的密度取一定量水蚯蚓置于滤网上，将空气泵或氮气瓶与曝气盘连接，通过与 空气泵连接的流量计调节曝气量大小或用氮气吹脱创造无氧环境，气体从液上管排出，测 定不同含氧量下水蚯蚓对污泥活性的影响；通过PH计观察反应体系中pH值的变化，从液上 管加入NaOH或HCL溶液控制pH ;系统运行过程中每隔一段时间从反应瓶中取样进行测试， 取样方法是先关闭空气泵或氮气瓶，停止曝气或吹脱，再关闭玻璃管的阀门，等反应瓶中的 污泥沉降后，向液上管通空气或氮气，由于压力的作用，上清液将从液下管排出，取样完毕 后，再将空气泵或氮气瓶与曝气盘连接，继续开始曝气或吹脱；通过测定多个时刻反应系统 上清液中的基质浓度，绘制基质浓度变化曲线，根据基质浓度变化曲线求出最大斜率，即基 质的最大去除速率Vm，Vm除以反应瓶中污泥浓度既得到基质的最大比反应速率vm ;通过确 定污泥的反应速率，确定水蚯蚓对污泥活性的影响，同时测定水样中氨氮、硝态氮、亚硝态 氮、磷的量，确定水蚯蚓的存在对污水水质指标的影响。
全文摘要
一种快速检测水蚯蚓对污泥活性影响的方法及装置属于污水处理领域。其检测方法是，通过恒温水浴锅调节反应系统温度，取出一定量的待测污泥放入反应瓶中，然后将一定量的水蚯蚓置于滤网上，将空气泵或氮气瓶与曝气盘连接，通过调节与空气泵连接的流量计调节曝气量大小或用氮气吹脱创造无氧环境，通过观察pH计数值，从液上管加入NaOH或HCL溶液调节pH。取样时向液上管通空气或氮气，将上清液从液下管排出，每隔一段时间测定反应瓶上清液中的基质浓度，绘制基质浓度变化曲线，根据基质浓度变化曲线计算出反应系统的反应速率，同时测定所取水样中的氨氮、硝态氮、亚硝态氮、P量，得出水蚯蚓对污泥活性的影响。
文档编号G01N33/18GK103207259SQ20131011634
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者李军, 陈光辉, 刘伟岩, 王永磊, 王昌稳 申请人:北京工业大学