建立量測水位、MLSS濃度與SS濃度及污泥沉澱速度光學量測裝置之研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：22

、訪客IP：3.145.201.71

姓名

耿士凱(Shi-Kai Keng) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所

論文名稱

建立量測水位、MLSS濃度與SS濃度及污泥沉澱速度光學量測裝置之研究
(The development of optical measurement water level, MLSS concentration, SS concentration, and sedimentation velocity technique)

相關論文

★ 彩色濾光片生產線清潔生產之改善研究	★ 以離子交換法處理半導體廠氫氧化四甲基銨廢液之研究
★ 奈米晶相Fe(OH)3催化臭氧反應程序處理油煙VOCs之發展	★ 無塵室揮發性有機污染物防制對策的探討
★ 應用數位影像技術於廢水真色色度監測之研究	★ 污水處理廠操作最佳化之研究
★ 河川流域水土資源承載力與永續力評量模式之發展	★ 單槽連續進流回分式活性污泥系統微生物菌相之研究
★ 單槽連續進流回分式活性污泥系統溶氧控制之研究	★ 工業區廢水管理資訊系統之發展與建立－以觀音工業區為例
★ 河川流域水管理系統動力學模式之發展與建立	★ 連續流回分式活性污泥系統好氧相曝氣控制策略之研究-線上即時量測溶氧轉換率與需氧量方法之建立
★ 智慧型環境詞彙庫之發展與建置	★ 環境法規資料庫之發展與建置
★ 連續流循序批分式活性污泥系統好氧相即時曝氣控制策略之發展 — 低溶氧生物脫氮除磷程序控制技術之研究	★ 永續發展虛擬圖書館之發展與建置

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

本研究以光學量測的方式建立一套能量測水位、MLSS濃度、SS濃度及沉澱速度之量測裝置。以雷射光與Webcam作為建置量測裝置之元件，藉由拍攝雷射光投射至水體後之水體影像，利用光譜分析與影像分析技術，以所獲得的資訊來量測水位、MLSS濃度、水體中不同深度的SS濃度、及污泥沉澱速度，能以相對較為簡便的量測裝置提供多種的監測資訊，且能提供市售MLSS感測器及其所無法監測之污泥沉澱速度監測資訊。目前水位量測最大誤差值在以0.32cm內，MLSS量測誤差值約200 mg/L，SS量測誤差值13.8 mg/L，與人工檢測誤差值皆小於20%的容許誤差範圍內，並能量測污泥沉澱速度的變化，此量測裝置量測值有良好的準確性，可為系統提供有效之參考資訊作為控制判斷之依據。在連續進流之生物反應系統中，藉由監測水位來確保系統中進流與出流系統正常運作並可計算出處理廢水體積。參考MLSS濃度來瞭解每個運程中微生物生長情況並對系統可做為操作控制之參數，此外可藉由MLSS濃度之變化情形得知系統中之水體是否混合均勻。當在沉澱相時，處理系統之出流水SS濃度是一個重要的指標，故亦須量測SS濃度，並可藉由污泥之沉澱速度來瞭解系統中污泥生長情況，並可控制系統沉澱時間以增加系統處理之效率。

摘要(英)

In this study, to establish an optical measurement device to measuring water level ,MLSS concentration, SS concentration and Sedimentation rate。The measuring device used LED, laser light and camera as a component of the building。Use of image analysis techniques to obtained information ,and used the information measuring water level ,MLSS concentration, SS concentration and Sedimentation rate。The simple measuring device could be monitoring a variety of information。The experimental results, the maximum water level measured error values to 0.32cm, MLSS measurement error is 200 mg/L, SS measurement error is 13.8 mg /L. Furthermore, the measuring device can provide sludge sedimentation rate information that general MLSS sensor unable to monitor。

關鍵字(中)

★ 自動監測
★ 水位
★ MLSS濃度
★ SS濃度
★ 污泥沉澱速度

關鍵字(英)

★ automatic monitoring
★ water level
★ MLSS concentration
★ SS concentration
★ sedimentation rate

論文目次

第一章前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章文獻回顧 3
2.1 批次式生物處理自動化監測系統的必要性 3
2.2 自動監測水位量測研究之發展現況 4
2.3 懸浮顆粒濃度量測之發展現況 7
2.4 污泥氈高度與沉澱速度量測方法之發展現況 11
2.4.1傳統沉澱速度量測方法 11
2.4.2沉澱速度量測感測器之發展 12
2.5 數位影像分析之應用與發展 13
2.6 影像分析於水位與MLSS濃度量測之研究 14
第三章研究方法 19
3.1 研究流程 19
3.2 量測原理與機制 20
3.2.1光學原理 21
3.2.2數位影像原理 22
3.2.3水位量測原理與機制 22
3.2.4 MLSS量測原理與機制 24
3.2.5 SS量測原理與機制 24
3.2.6污泥沉澱速度量測原理與機制 25
3.3 量測裝置設計與建置 26
3.3.1 發光二極體 (Light-Emitting Diode,LED)發光原理 27
3.3.2 雷射光發光原理 27
3.3.3 USB攝影機成像原理 28
3.4 水位、MLSS濃度、SS濃度及污泥沉澱速度量測方法之建立 30
3.5 水位量測方法之建立 31
3.6 MLSS量測方法之建立 35
3.7 SS濃度量測方法之建立 40
3.8 污泥氈沉澱速度量測方法之建立 43
第四章結果與討論 49
4.1 量測裝置設計與建置結果 49
4.1.1 攝影機測試結果 49
4.1.2 雷射光強度變化測試結果 52
4.1.3 LED強度變化測試結果 56
4.1.4 光強度修正 58
4.2 水位量測方法建立結果 60
4.2.1 確認量測距離與固定焦距 60
4.2.2 建立影像中特徵點間距離與水位之關係式 60
4.2.3 水位實廠驗證結果 63
4.3 MLSS濃度量測方法建立結果 64
4.3.1 訂定影像分析範圍結果 65
4.3.2 分析影像RGB值 65
4.3.3 RGB值與MLSS濃度關係式建立結果 67
4.3.4 MLSS實廠驗證結果 71
4.4 SS濃度量測方法建立結果 73
4.4.1 訂定影像分析範圍 73
4.4.2 分析影像RGB值 73
4.4.3 RGB值與SS濃度關係式建立結果 74
4.4.4 SS量測實廠驗證結果 78
4.5 污泥沉澱速度量測方法建立結果 79
4.5.1 污泥沉澱速度實廠驗證結果 80
第五章結論與建議 83
5.1 結論 83
5.2 建議 84
參考文獻 85

參考文獻

1. Ali Keyvani and Kyle, Strom, “A fully-automated image processing technique to improve measurement of suspended particles and flocs by removing out-of-focus objects” , Computers & Geosciences Volume 52, (2013)
2. Van den Bergh, M. and Van Gool, L. , “Combining RGB and ToF cameras for real-time 3D hand gesture interaction“, Applications of Computer Vision, (2011)
3. K. Lai, Liefeng Bo, Xiaofeng Ren, D. Fox, , “Sparse distance learning for object recognition combining RGB and depth information“ , Robotics and Automation (ICRA), (2011)
4. T. Yu , C. Lin, Z. Sai , Chuqing C. and Shuai Z. , “Correlating membrane fouling with sludge characteristics in membrane bioreactors: An especial interest in EPS and sludge morphology analysis” , Bioresource Technology 102,(2011)
5. Ewa Liwarska-Bizukojc and Marcin Bizukojc,“Digital image analysis to estimate the influence of sodium dodecyl sulphate on activated sludge flocs” , Process Biochemistry 40,(2005)
6. X.-W. Liu, Guo-Ping S. and Han-Qing Y. ,“Physicochemical characteristics of microbial granules” , Biotechnology Advances 27,(2009)
7. Sunil S. Adav, Duu-Jong L., Kuan-Yeow S. and Joo-Hwa T. , “Aerobic granular sludge: Recent advances” , Biotechnology Advances 26,(2008)
8. Andrew J. Schuler and Hoon Jang , “Density effects on activated sludge zone settling velocities” , WATER RESEARCH 41, (2007)
9. R. Govoreanu, H. Saveyn, P. Van der Meeren and P.A. Vanrolleghem , “Simultaneous determination of activated sludge floc size distribution by different techniques” , Water Science and Technology Vol 50 No12
10. C.A.BIGGS and P.A. LANT, “ACTIVATED SLUDGE FLOCCULATION: ON-LINE DETERMINATION OF FLOC SIZE AND THE EFFECT OF SHEAR” , Water Research Vol 34 No 9
11. C.E. Binding, D.G. Bowers and E.G. and Mitchelson-Jacob , “Estimating suspended sediment concentrations from ocean colour measurements in moderately turbid waters; the impact of variable particle scattering properties” , Remote Sensing of Environment 94, (2005)
12. K.-Z. SU and HAN-QUING Y., “Formation and Characterization of Aerobic Granules in a Sequencing Batch Reactor Treating Soybean-Processing Wastewater”,Environ. Sci. Technol, (2005)
13. WH Rössle, W van der Merwe, A Chapman LS Chueu & WA Pretorius , “RESEARCH ON ACTIVATED SLUDGE SETTLING BEHAVIOUR BASED ON SHORT-TERM TEMPERATURE VARIATIONS” ,(2009)
14. T. SEKINE , H. TSUGURA , S. URUSHIBARA, N. FURUYA , E. Fujimoto and S. MATSUI , “Comment on density of activated sludge solids by EE Dammel and ED Schroeder.” , War. Res. Voi. 23, No. 3, (1998)
15. Peter A. Vanrolleghem and Dae Sung Lee , “ON-LINE MONITORING EQUIPMENT FOR WASTEWATER TREATMENT PROCESSES:STATE OF THE ART” , Water Science & Technology, (2003)
16. 蔡宗旻，“超音波水位計量測方式改良及水位數據之品管檢核”，碩士論文，成功大學水利及海洋工程學系，(2004)
17. Hüseyin Canbola t, “A Novel Level Measurement Technique Using Three Capacitive Sensors for Liquids”, IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 58, NO. 10, (2009)
18. 邵得晉，“電腦視覺技術於細胞影像序列運動分析之研究”，碩士論文，資訊工程學系，(2003)
19. 李兆芳、沈立忠、曾清凉、徐博賢、謝欣蕙、王顗豪、謝依潔、邱永芳、簡仲璟、李俊穎，“應用GPS反射信號建立波高
量測系統”，交通部運輸研究所，(2010)
20. 鍾權淇，“應用數位影像分析探討瀝青混凝土之粒料結構”，碩士論文，土木工程研究所，中壢市(2000)。
21. 鄭禹祥，“COD、SS及流量即時自動監測系統之發展與建立”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2007)。
22. 王祥洲，“廢水處理系統光學監測系統之發展-非接觸式廢水流量與色度監測技術之建立”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2009)。
23. 江志威，“水位與SS即時自動監測技術與裝置之發展與建立”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2009)。
24. 徐奕喬，“渠道水質與水量即時自動監測系統之初步研發”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2010)。
25. 楊秉軒，“水及廢水處理反應槽SS濃度光學即時監測技術之發展與建立”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2011)
26. 陳煉奇，“水量與出流水SS即時監測技術之建立與應用”，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢市(2011)

指導教授

廖述良(Shu-Liang Liaw)

審核日期

2015-7-30

推文