曝气池氧利用率气相色谱检测方法及装置

摘要

一种曝气池氧利用率气相色谱检测方法，是利用由气囊、消泡瓶、导气管和集气罩依次连接而成的集气装置，将从污水处理曝气池中溢出的气体进行收集、消泡处理后，通过气相色谱仪分别测定曝气池进气和溢出气体中氧气、氮气的相对含量，利用进气和溢出气体中氧气、氮气相对含量比，计算曝气池生物氧利用率。本测定方法具有简便快速、精确、定点测定的特点，集气装置制做简单，使用灵活，规格可调，能够采集到较好代表曝气池溢出气体组成的气样。在曝气池中多点布置集气装置，并对气体样品进行连续采集和分析，就可实现对曝气池的在线监测，可适时反映进水浓度冲击、曝气设备工作状态等一切因素对生物污泥氧转移的影响，同时提示出水水质的变化趋势。

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理工程中的监测与调控技术领域，是一种用于测定曝气池生物氧利用率的新方法及其配套集气装置。

背景技术

生物法处理有机废水时，稳态运行中的曝气池生物氧利用率(E)反映污泥微生物降解污染物的能力和工作状态。目前曝气池的氧利用率测定，一般是在现场稳态条件下通过测定生物污泥的耗氧速率而间接获得，而耗氧速率又需通过化学分析方法测定有机物(COD)降解速率求得，具体测定过程不仅费时、费力，而且由此得出的氧利用率不能适时、精确地反映曝气池的氧利用情况，更不能具体反映曝气池中某一曝气区的氧利用情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、有效的曝气池氧利用率气相色谱测定方法，并提供测定过程所需的一种集气装置。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：提供一种曝气池氧利用率气相色谱检测方法，是利用由气囊、消泡瓶、导气管和集气罩依次连接而成的集气装置，将从污水处理曝气池中溢出的气体进行收集、消泡处理后，通过气相色谱仪分别测定曝气池进气和溢出气体中氧气、氮气的相对含量，利用进气和溢出气体中氧气、氮气相对含量比，计算曝气池生物氧利用率如下：

$>E>=>>>\phi >1>>->\phi >2>>>\phi >1>\; >\times >100>\%>$>

式中，E——氧利用率；

     φ₁——进气中氧、氮相对含量比(即氧、氮色谱峰面积比)；

     φ₂——尾气中氧、氮相对含量比(即氧、氮色谱峰面积比)；

具体检测方法如下：a.依次连接气囊、消泡瓶、导气管和集气罩组成集气装置；b.将集气罩伸到曝气池采样区上方并浸入水中约10cm深处，气体经集气罩、导气管进入消泡瓶中消泡后，充入带排气口的气囊；c.经20分钟的气路清洗后，将进样针从气囊排气口处伸入采样，针尖部分尽量全部进入气囊；d.将采集的气体送入气相色谱仪测定氧气、氮气的相对含量，同时测定曝气池进气中氧气、氮气的相对含量；e.利用进气和溢出气体中氧气、氮气相对含量比，计算曝气池生物氧利用率。气相色谱分析的色谱条件为：

柱：GS-Molesieve 30m×0.53mm I.D.；

载气：He₂，35cm/s(4.6ml/min)；

炉温：50℃；

汽化室：100℃，分流比1∶10；

检测器：TCD，125℃；He₂作补充气，流量为：10ml/min；

进样量：约100μL；

分析时间：4min；

得到的色谱图中氧气峰特征性保留时间为2.4min，氮气峰特征性保留时间为3.0min。在这种集气装置中，消泡瓶上装有进气管、排气管、进液阀、排水阀，消泡瓶内装有油性消泡液，如植物油，也可以为矿物油；气囊套在消泡瓶排气管的末段，导气管一端套在消泡瓶进气管的末段，另一端套在集气罩柄部；气囊上的排气口可以为气囊上剪开的小孔，也可以是气囊上安装的气体流量调节阀，使气囊刚好保持鼓而不涨的状态。集气罩为一短柄倒置的漏斗结构。气体收集过程中，当消泡瓶中油性消泡液层底部高出排水阀的高度时，打开排水阀排水，直到油性消泡液层底部重新降至排水阀高度处。

本发明具有以下优点和积极效果：①本测定方法具有简便快速、精确、定点测定的特点；②本集气装置制做简单，使用灵活，规格可调，能够采集到较好代表曝气池溢出气体组成的气样，消除了外界气体对采样时的混合效应，另外也较好地克服了气样中随带的泡沫问题；③当在曝气池中多点布置本集气装置，并对气体样品进行连续采集和分析，就可实现对曝气池的在线监测，可适时反映进水浓度冲击、曝气设备工作状态等一切因素对生物污泥氧转移的影响，同时提示出水水质的变化趋势。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是集气装置结构示意图

图1中，1.气囊，2.消泡瓶，3.导气管，4.集气罩，5.进气管，6.排气管，7.进液阀，8.排水阀，9.油性消泡液，10.排气口。

具体实施方式

实施例1。利用由气囊(1)、消泡瓶(2)、导气管(3)和集气罩(4)依次连接而成的集气装置，将从污水处理曝气池中溢出的气体进行收集、消泡处理后，通过气相色谱仪分别测定曝气池进气和溢出气体中氧气、氮气的相对含量，利用进气和溢出气体中氧气、氮气相对含量比，计算曝气池生物氧利用率如下：

$>E>=>>>\phi >1>>->\phi >2>>>\phi >1>\; >\times >100>\%>$>

式中，E——氧利用率；

      φ₁——进气中氧

      φ₂——尾气中氧、氮含量比；

其中，集气装置的消泡瓶(2)上装有进气管(5)、排气管(6)、进液阀(7)、排水阀(8)，消泡瓶(2)内装有植物油消泡液(9)；气囊(1)套在消泡瓶(2)排气管(6)的末段，口部扎紧，导气管(3)一端套在消泡瓶(2)进气管(5)的末段，另一端套在集气罩(4)柄部；集气罩(4)为一短柄倒置的漏斗结构。

具体检测方法如下：a.依次连接气囊(1)、消泡瓶(2)、导气管(3)和集气罩(4)组成集气装置；b.将集气罩(4)伸到曝气池采样区上方并浸入水中约10cm深处，气体经集气罩(4)、导气管(3)进入消泡瓶(2)中消泡后，充入带排气口(10)的气囊(1)；在气体收集过程中，当消泡瓶(2)中植物油消泡液层底部高出排水阀的高度时，打开排水阀(8)排水，直到植物油消泡液层底部重新降至排水阀高度处。c.经20分钟的气路清洗后，将进样针从气囊(1)排气口(10)处伸入采样，针尖部分尽量全部进入气囊；d.将采集的气体送入气相色谱仪测定氧气、氮气的相对含量，同时测定曝气池进气中氧气、氮气的相对含量；e.利用进气和溢出气体中氧气、氮气相对含量比，计算曝气池生物氧利用率。其中，气囊(1)上的排气口(10)可以是气囊(1)上剪开的小孔，也可以是气囊(1)上安装的气体流量调节阀，以便使气囊刚好保持鼓而不涨的状态。气相色谱分析的色谱条件为：

柱：GS-Molesieve 30m×0.53mm I.D.；

载气：He₂，35cm/s(4.6ml/min)；

炉温：50℃；

汽化室：100℃，分流比1∶10；

检测器：TCD，125℃；He₂作补充气，流量为：10ml/min；

进样量：约100μL；

分析时间：4min；

得到的色谱图中氧气峰特征性保留时间为2.4min，氮气峰特征性保留时间为3.0min。为检验方法的精确度，五次重复取样测定，样本标准差低于0.0006，表明精确度极高。