[發明專利]一種自動化測量污泥沉降比的裝置、方法及系統

在審

• 申請號: 202210093870.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114459970A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張江磊;嚴夏;牛夢萍;王敏;丁欣偉;張曉影;榮玉;馮頡;張春楊
• 申請（專利權）人: 海若斯（北京）環境科技有限公司
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 宋傲男

本發明提供一種自動化測量污泥沉降比的裝置、方法及系統，涉及污水處理領域。本發明提供的自動化測量污泥沉降比的裝置，包括黑箱、沉降容器、圖像采集裝置、取樣裝置和數據處理與控制裝置。通過數據處理與控制裝置和蠕動泵、進樣電磁閥、出樣電磁閥通信連接，能夠控制蠕動泵的流量和時間，以及控制進樣電磁閥和出樣電磁閥的開閉，實現自動化和定量的污泥進樣，同時蠕動泵的剪切力很小，適合于污泥這種剪切力敏感流體的運輸；通過數據處理與控制裝置和圖像采集裝置通信連接，能夠使圖像采集裝置自動采集污泥圖像，并通過數據處理與控制裝置進行數據處理和計算，從而實現污泥沉降比的高度自動化測量。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，具體涉及一種自動化測量污泥沉降比的裝置、方法及系統。

背景技術

污泥沉降比(sludge settling velocity，SV)通常是指曝氣池混合液迅速倒在量筒內靜置30min后所形成的沉淀污泥容積占原混合液容積的比例，以％表示。SV值能反映曝氣池正常運行時的污泥量和污泥的凝聚、沉降性能，通過SV值變化可以判斷和發現污泥膨脹現象的發生，SV值也可用于控制剩余污泥排放量。因此，污泥沉降比在污水處理領域是一個關鍵指標。

傳統的污泥沉降比的測量是人工向100mL帶刻度的量筒中加入混合均勻的污泥，沉降30min后由人眼讀出污泥體積所占總體積的百分比。傳統的方法自動化程度低，進樣過程還要需要人工進樣，并且經過一定時間沉降后，人們可能會錯過讀數的最佳時間，從而對讀數造成誤差，人工目測讀數也難免存在誤差；另外傳統的測量方法也不能記錄污泥沉降的具體過程，不能判斷污泥沉降性能的好壞，只是得到一個污泥沉降比的結果。

相比傳統的進樣方式，使用離心泵從曝氣池取污泥實現了自動化，但是并不能定量的進樣，需要人工判斷液位，從而判斷進樣是否完成，此外，污泥對剪切力非常敏感，使用離心泵會對污泥的形態造成破壞，從而在一定程度上會對污泥沉降比的讀取造成一定的影響。為實現定量進樣，有的測量裝置使用液位傳感器，當檢測到液位達到目標位置的時候就停止進樣，這種方法使整個設備的復雜度增加，費用成本比較高，另外也不能很好的監控污泥沉降的過程。

從測量讀數方面來看，近年來污泥沉降比的測量多采用激光發射器和激光接收器(或者微波等光源發射和接收器)，根據通過水和污泥的透光率的不同，判斷出水和污泥的分界面，從而獲取污泥沉降比，但是這同樣會造成整個設備的復雜度增高，費用成本加大。

隨著機器視覺分析技術的發展，目前也在污泥沉降比的測量中得以應用，這種方法是通過攝像裝置采集污泥圖片，基于圖片分析計算獲得污泥沉降比。

例如中國專利文獻CN109596614A公開了一種污泥沉降比視覺分析智能評價系統，包括：黑箱主體和與黑箱主體連接的外接電子控制裝置；黑箱主體具有四壁的盒體，黑箱主體其中一面內壁上裝置有攝像裝置，在裝置攝像裝置對面的內壁上安裝有照明設備，在攝像裝置和照明設備之間設置有與黑箱主體的上下壁連接的測量容器，測量容器為透明帶刻度的測量容器。該技術方案雖然能夠通過攝像裝置實現污泥沉降比的智能評價，但是仍然需要人工進樣，也很難把握好檢測時間。

從上述專利文獻提供的測量方法上看，該方法是將相機拍攝記錄的圖片與云數據中云系統存儲區相似圖形進行比對，搜索污泥顏色、顆粒、濁度相近的數據庫中圖片，得出對待測活性污泥混合液的智能評價，其中云數據庫中存儲區內置的預設標準圖片評價和描述來自于本領域專業人員的常規標準經驗以及遠程專家的豐富經驗判斷。由此可見該測量方法仍需依賴經驗判斷，圖形比對無法得出精確的污泥沉降比結果。

此外，還有其他方法基于水和污泥在圖片中像素值的差異以及提取的特征不相同，進而確定水和污泥分界面的位置，通過泥水分界面高度比值來計算獲取污泥沉降比，然而污泥沉降過程中基于污泥具有一定粘滯性，其液面高度并非嚴格位于一個水平面上，泥水分界面識別效果不好，采用這種方式得出的污泥沉降比同樣準確性較差。

由此可見，提供一種基于機器視覺識別技術的自動化測量污泥沉降比的裝置以及提供可以提高測量結果準確性的方法，成為本領域亟待解決的技術問題。