1.一种自养菌动力学参数测量装置,包括反应室(7),及与反应室(7)顶壁通过电动阀(2)连通的污泥罐(1),其特征在于:所述反应室(7)罐体周壁设置有水浴循环系统;沿所述反应室(7)顶壁设置有延伸至反应室(7)罐体底部的搅拌器(3),反应室(7)中分别设置有PH计(4)、溶氧仪(5)和液位计(6);所述反应室(7)底部设置有与曝气泵(11)连通的曝气砂芯(9);所述电动阀(2)、搅拌器(3)、PH计(4)、溶氧仪(5)和液位计(6)分别与PLC控制箱(13)相连,PLC控制箱(13)分别连接曝气泵(11)和计算机(14)。
2.根据权利要求1所述的一种自养菌动力学参数测量装置,其特征在于:所述水浴循环系统包括设置在反应室(7)周壁的水浴室(8),水浴室(8)通过提升泵(12)与清水池(10)连通构成水浴回路,所述清水池(10)与系统相连。
3.根据权利要求2所述的一种自养菌动力学参数测量装置,其特征在于:所述加热机构和制冷机构包括半导体制冷片及温度自控装置。
4.根据权利要求1所述的一种自养菌动力学参数测量装置,其特征在于:所述所述PH计(4)和溶氧仪(5)上分别设置有传感器。
5.一种自养菌动力学参数测量方法,其特征在于,该方法包括下述步骤:
1)开启反应室(7)侧壁的水浴循环系统,使水浴达到需要温度;在空气中对溶氧仪(5)进行校正,启动数据记录功能;
2)在污泥罐(1)中加入提前曝气数小时、且进入内源呼吸状态的活性污泥,开启电动阀(2),污泥罐(1)内污泥混合液能重量自流进入反应室(7),通过与PLC控制箱(13)相连的溶氧仪(5)传感器监测反应室(7)内溶解氧变化,测试相关参数;
3)内源呼吸好氧速率测试阶段:
利用PLC控制箱(13)中的WinForm_DO_Meter软件控制,打开曝气泵(11)向反应室(7)中曝气,使溶解氧上升到6-8mg/L;关闭曝气,活性污泥消耗溶解氧,使溶解氧浓度下降;由此时溶解氧浓度-时间曲线的斜率求得内源呼吸值OURen:式中:C——溶解氧浓度,mg/L;
t——时间,min;
OURen——内源呼吸耗氧速率,mg/(L·min);
4)氧气传质系数测试阶段:
打开曝气泵(11),反应室(7)中活性污泥混合液中的溶解氧浓度上升,根据此时的溶解氧浓度变化曲线有:式中:C∞——活性污泥混合液饱和溶解氧浓度,mg/L;
kLa——活性污泥混合液中氧传质系数,min-1在WinForm_DO_Meter软件中直接计算得出C∞、kLa;
5)硝化反应外源呼吸速率测试阶段:
向反应室(7)内加入定量氨氮,自养菌氧化氨氮消耗氧气,溶解氧变化曲线为:式中:OURen——内源呼吸耗氧速率,mg/(L·min);
6)通过加入的氨氮量通过活性污泥数学模型矩阵中的化学计量关系计算出自养菌生物增量:式中:ΔXB,A——自养菌生物增量,mg/L;
SNH——氨氮消耗量,mg/L;
iXB——生物体COD中含氮比例;
YA——自养菌产率系数;
7)再次加入与步骤3)中等量的氨氮量,重复步骤3)-4)测试,得到第二条外源呼吸溶氧变化曲线;
8)由两条曲线计算得到两个最大硝化速率最大硝化速率rmax、半饱和系数KNH;
9)比较两个最大硝化速率的变化,即可得到原活性污泥中的自养菌生物量XB,A及其最大比增值速率μa,max。
6.根据权利要求5所述的自养菌动力学参数测量方法,其特征在于,所述水浴温度为
20-30℃。
7.根据权利要求5所述的自养菌动力学参数测量方法,其特征在于,所述通入氨氮的浓度为5~25mg/L的氨氮溶液,所述通入氨氮溶液按照污泥与氨氮重量比NH4-N∶VSS=
0.03∶1的比例添加;氨氮溶液采用试剂为氯化铵NH4C1或磷酸二氢铵NH4H2PO4中的一种。
8.根据权利要求5所述的自养菌动力学参数测量方法,其特征在于,所述自养菌生物量XB,A、最大比增值速率μa,max按照下式计算得到:rmax(1)=μa,max·XB,A
rmax(2)=μa,max·(XB,A+ΔXB,A)式中:rmax(1)、rmax(2)分别为第一次加入氨氮后和第二次加入氨氮后所测到的最大硝化速率,mg/L·min。