化工園區(qū)的廢水毒性大、可生化性差、水質(zhì)復(fù)雜,對其進(jìn)行深入的研究是目前污水處理研究的一個(gè)重要領(lǐng)域,特別是對其過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測。如對化工園區(qū)污水處理廠污泥沉降比的實(shí)時(shí)監(jiān)測,可以直觀了解活性污泥的性能和污水廠的運(yùn)行情況,指導(dǎo)水廠的運(yùn)行。以往化工園區(qū)污水處理廠使用量筒法測定污泥沉降比,該測量過程受不同檢測人員和次數(shù)的影響,其時(shí)效性差、數(shù)據(jù)誤差大。基于此,本研究對化工園區(qū)污水廠污泥沉降比(Settling Velocity)進(jìn)行了研究,開發(fā)出在線檢測污泥沉降比的新裝置,并成功地應(yīng)用于現(xiàn)有的化工園區(qū)污水處理廠。首先,在線檢測儀器的測量原理是利用圖像識別技術(shù)計(jì)算污泥沉降比。本文針對有刻度量筒通過識別刻度線數(shù)量特征讀取污泥沉降比;對于無刻度量筒是基于圖像識別污泥投影面積的方式測量污泥沉降比。兩種圖像檢測方法誤差均為±1%,由于無刻度的量筒具有流通性,可以持續(xù)在線測量污泥沉降比,因此本文選擇第二種方式作為儀器的測量方法。其次,本研究對在線檢測儀器從硬件組成和軟件兩方面進(jìn)行了構(gòu)建和設(shè)計(jì)。硬件部分主要由攝像頭、泵、閥門、無刻度量筒構(gòu)成。設(shè)備通過攝像頭識別技術(shù)和無刻度量筒的設(shè)計(jì)精簡了在線監(jiān)測污泥沉降比儀器的結(jié)構(gòu)。由于化工園區(qū)污水廠污泥的蓬松結(jié)構(gòu),新設(shè)計(jì)出來的量筒中的污泥沉降和導(dǎo)流管中的沉降過程是互不影響的,這樣就不會影響污泥沉降比的測定過程。軟件部分是基于Python編程語言設(shè)計(jì)開發(fā)的,開發(fā)出了人機(jī)友好的新裝置操作界面,界面可以實(shí)時(shí)觀察污泥的沉降情況;根據(jù)新裝置操作的要求,對流程進(jìn)行了全自動化運(yùn)行設(shè)計(jì)。最后,在已有的化工園區(qū)污水處理廠對人工量筒測定的數(shù)據(jù)和新裝置測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究。首先在不同的污泥濃度下,兩者測定結(jié)果誤差保持在±1%,說明兩者測定的數(shù)據(jù)是一致的;在污泥靜態(tài)條件下即污泥分布很均勻的情況下,兩者測定數(shù)據(jù)的非參數(shù)檢驗(yàn)漸進(jìn)顯著性大于0.05,說明量筒和設(shè)備測定的數(shù)據(jù)是沒有明顯的差異,表明本儀器測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性很好;最后,在實(shí)際的化工園區(qū)污水處理廠條件下,儀器和量筒測定數(shù)據(jù)的四分位距分別為2%和17%,表明了本儀器測定數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。這些說明了儀器是可以很好地應(yīng)用于化工園區(qū)污水廠污泥沉降比的在線檢測。 

 

頁數(shù)：79

 

【學(xué)位級別】：碩士

 

文章目錄

 

摘要

abstract

第一章 緒論

    1.1 引言

    1.2 研究進(jìn)展

        1.2.1 化工園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀

        1.2.2 化工園區(qū)的污水對活性污泥性能的影響研究

        1.2.3 圖像識別技術(shù)的應(yīng)用

        1.2.4 化工園區(qū)在線檢測污水水質(zhì)系統(tǒng)的建立方法

        1.2.5 化工園區(qū)污水廠污泥沉降比在線檢測裝置的研究進(jìn)展

    1.3 研究目的

    1.4 研究的主要內(nèi)容

    1.5 研究框架

第二章 實(shí)驗(yàn)材料與圖像識別理論基礎(chǔ)

    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

        2.1.1 實(shí)驗(yàn)污泥

        2.1.2 接種污泥的培養(yǎng)

        2.1.3 污泥沉降參數(shù)的測量方法

    2.2 圖像識別理論基礎(chǔ)和方法

        2.2.1 圖像處理操作平臺的簡介

        2.2.2 圖像顏色模型和圖像坐標(biāo)系

        2.2.3 圖像的邊緣檢測算法

        2.2.4 圖像二值化算法

        2.2.5 霍夫變換檢測直線算法

第三章 化工園區(qū)污水廠污泥沉降比的圖像識別研究

    3.1 基于識別量筒刻度線數(shù)量測量沉降比的研究

        3.1.1 基于霍夫變換檢測直線數(shù)量計(jì)算SV30 的研究

        3.1.2 基于檢測刻度線輪廓數(shù)量計(jì)算污泥沉降比的研究

    3.2 基于污泥投影面積比計(jì)算污泥沉降比的研究

        3.2.1 投影面積比計(jì)算污泥沉降比的圖像處理流程

        3.2.2 投影面積比計(jì)算污泥沉降比的誤差分析

    3.3 兩種測量方法的對比

    3.4 本章小結(jié)

第四章 化工園區(qū)污水廠污泥沉降比在線檢測裝置的設(shè)計(jì)和構(gòu)建

    4.1 在線測量沉降比儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        4.1.1 裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其功能

        4.1.2 裝置中量筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其作用

    4.2 裝置軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        4.2.1 裝置中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        4.2.2 裝置的操作界面設(shè)計(jì)

        4.2.3 裝置操作流程的程序設(shè)計(jì)

    4.3 本章小結(jié)

第五章 化工園區(qū)污水廠污泥沉降比在線檢測儀器的測試與研究

    5.1 不同污泥濃度下設(shè)備和人工測量數(shù)據(jù)的對比研究

    5.2 污泥靜態(tài)條件下設(shè)備和人工測量數(shù)據(jù)的對比研究

        5.2.1 設(shè)備和人工測量污泥沉降比的對比研究

        5.2.2 設(shè)備和人工測量污泥沉降過程的對比研究

        5.2.3 安陽某化工園區(qū)污水廠設(shè)備和人工測量污泥沉降過程的對比研究

    5.3 污泥動態(tài)條件下設(shè)備測量數(shù)據(jù)和人工測量數(shù)據(jù)的對比研究

        5.3.1 日照某化工園區(qū)設(shè)備測量結(jié)果和人工測量結(jié)果的對比研究

        5.3.2 日照開發(fā)區(qū)某污水廠設(shè)備測量結(jié)果和人工測量結(jié)果的對比研究

    5.4 本章小結(jié)

第六章 結(jié)論與建議

    6.1 結(jié)論

    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)

    6.3 建議

參考文獻(xiàn)

附錄