再生水水質急性毒性連續在線監測設備及方法
2023-06-10 20:38:46
再生水水質急性毒性連續在線監測設備及方法
【專利摘要】本發明公開了一種再生水水質急性毒性連續在線監測設備，設有再生水進水管、可控進水泵、硫代硫酸鈉儲液瓶與樣品儲備瓶連通；設有滲透壓調節液儲液瓶與參比反應池和樣品反應池連通；設有陽性對照液儲液瓶、設有空白參比液儲液瓶、參比反應池及樣品反應池；設有發光菌液儲備瓶分別與參比反應池及樣品反應池連通；設有兩個光子計數裝置和廢液瓶；並設有PLC控制器與設置的可控投加泵、可控壓閥進行開關控制連接。監測的方法：1)準備工作，2)水樣測定，3)系統維護。本發明結構完善，容易操作，穩定性好；採用雙路對照檢測技術，定期進行陽性校準，監測準確，響應快速，能夠實時預警，運行可靠且運行成本低。
【專利說明】再生水水質急性毒性連續在線監測設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於一種汙水處理和環境監測【技術領域】。具體是一種再生水水質急性毒性在線監測的設備，該設備能實現全自動操作。本發明還公開了利用上述設備進行再生水水質急性毒性在線監測的方法，該方法能完全實現水質連續自動化急性毒性監測。
【背景技術】
[0002]城市汙水再生利用是緩解水資源短缺的有效途徑之一，經過淨化處理後的城市汙水可以用作生活雜用水、市政綠化用水、工業用水、景觀生態補水和農田灌溉等多種用途，可替代等量的新鮮水量。汙水的再生利用既開闢了一個穩定的新水源，又可減少廢水排放造成的環境負荷，對緩解水資源緊缺和改善水環境都有重要的意義。然而，作為再生水原水的城市汙水中含有多種有害、有毒的汙染物，這些汙染物非常容易殘留在再生水中。調查發現，主要汙染物包括重金屬、病原微生物、難降解的有機汙染物、內分泌幹擾物、可吸附有機滷化物、消毒副產物、揮發性有機化合物等等。這些汙染物會帶來多種汙染，同時會產生包括生物急/慢性毒性效應、生物酶的抑制效應、生物累積效應、化學物質的內分泌幹擾活性等不利影響，對整個生態環境和人體健康可能造成巨大危害。這些汙染物直接或間接地作用於水生植物、水生動物及各種微生物，對其個體或群體以至於整個生態系統的結構和功能都有不同程度的影響。對再生水綜合毒性進行檢驗和監測，確定再生水的有毒化學物質的種類及含量水平，對再生水的利用和汙水深度處理技術有著非常重要的意義。
[0003]目前，再生水水質急性毒性的監測技術有了較大的發展，但現有的監測設備的自動化程度不夠高，特別是監測方法較為繁鎖，監測效率不夠理想，因此，需要對其進行改進。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決上述技術問題，提出一種再生水水質急性毒性連續在線監測設備及方法，採用樣品預處理、樣品及菌液泵輸送、溫控、反應、光電檢測、自控及數據顯示多組件、多系統、完善配置的組合結構，能實現對再生水的水質急性毒性的適時監測，並提出了一整套操作靈活，監測效果很好的監測方法。
[0005]本發明採用以下的技術方案:
[0006]再生水水質急性毒性連續在線監測設備，其特徵是:設有再生水進水管，該進水管與設置的樣品儲備瓶連通，進水管上設有可控進水泵和過濾器，樣品儲備瓶上端設有溢流口 ；設有硫代硫酸鈉儲液瓶，該儲液瓶通過可控投加泵一及三通閥與樣品儲備瓶的進水管連通；設有滲透壓調節液儲液瓶，該儲液瓶通過可控投加泵二和管路分別與參比反應池和樣品反應池連通；設有陽性對照液儲液瓶，該儲液瓶與樣品儲液瓶之間設有一個選擇通道的可控壓閥，並通過該壓閥及可控雙管投加泵與所述樣品反應池連通；設有空白參比液儲液瓶，該儲液瓶也經過所述同一個可控雙管投加泵與所述參比反應池連通；參比反應池及樣品反應池置於磁力混合裝置上；設有發光菌液儲備瓶，該儲備瓶通過可控投加泵三和管路分別與參比反應池及樣品反應池連通；參比反應池及樣品反應池經過輸送該兩個反應池中反應液的可控泵和管路分別與光子計數裝置一和光子計數裝置二連通，並分別從光子計數裝置一和光子計數裝置二通入廢液瓶；所述參比反應池及樣品反應池設有溫控裝置一和在線溫度傳感器一；所述發光菌液儲備瓶設有溫控裝置二和在線溫度傳感器二 ；並設有PLC控制器，該PLC控制器與所述的可控投加泵一、二、三、可控壓閥和所述可控泵進行開關控制連接；所述在線溫度傳感器一、二和光子計數裝置一、二與PLC控制器進行信號連接。
[0007]上述的監測設備，進一步完善和實施的補充方案是:
[0008]設有顯示器與PLC控制器進行信號和控制連接。
[0009]所述滲透壓調節液為飽和NaCl溶液。
[0010]所述陽性對照液為lOOmg / L的ZnS04溶液。
[0011]所述空白參比液為純水。
[0012]上述的監測設備的監測方法，其特徵是設有以下步驟:
[0013]1)準備工作:
[0014](1)開啟電源，給所述PLC、可控泵、溫控裝置和監測設備中所有用電部件供電；
[0015](2)接入要測定的再生水水源，打開再生水進水管，開啟可控進水泵給樣品儲備瓶中灌注水樣；
[0016](3)向相應儲液瓶或儲備瓶中分別添加硫代硫酸鈉、滲透壓調節液、陽性對照液、空白參比液、及發光菌液；`lmol / L硫代硫酸鈉溶液:稱取250g硫代硫酸鈉即Na2S203.5H20，溶於已煮沸放冷的水中，稀釋至1000ml，加入0.2g無水碳酸鈉，儲於棕色瓶內；滲透壓調節液:稱取分析純的50g氯化鈉，溶於煮沸的100ml水中，冷卻後，用紗布過濾至玻璃瓶內；陽性對照液即ZnS04:稱取10g優級純硫酸鋅，溶於水中，移入500ml容量瓶中，用水稀釋至500ml標線；空白參比液:採用蒸餾水；發光菌液:取發光菌凍乾粉1支，注入3ml濃度為2g/100ml的氯化鈉，混勻後置入棕色玻璃瓶中，使用濃度為2g/100ml的氯化鈉定容至100ml ；
[0017]2)水樣測定:
[0018](1)設定設備運行參數:可控進水泵流量10-100ml / min，為連續運行；設定可控投加泵一、二、三、可控雙管投加泵流速為:0.5ml / s分別運行時間為10，15，5，20秒，將水樣或陽性對照液輸入樣品反應池，將空白參比液輸入參比反應池，將發光菌液、滲透壓調節液分別投加至參比反應池及樣品反應池；
[0019](2)待參比反應池及樣品反應池反應5_15min後，啟動輸送反應液的可控泵及光子計數裝置一、二，光子計數裝置一、二分別將參比反應池和樣品反應池的反應液的發光強度數據傳給PLC控制器，PLC控制根據發光強度數據進行水樣的綜合毒性計算，該計算方法是根據以下算式(1)進行:
[0020]
樣品抑光率=[1-費=著空.證.]χ100% 式(1)
^空白髮光強度J
[0021](3)測定周期可從15min至12h選擇；每隔24小時，啟動壓閥一次，將輸入樣品反應池的液體由水樣和陽性對照液交換一次，即用水樣和陽性對照液分別與空白參比液進行一次對照測量；將監測果在顯示器上進行顯示；
[0022]3)系統維護:每周一次[0023](1)清洗各反應池及清洗各儲液瓶和儲備瓶，檢查管路；
[0024](2)清理廢液回收桶；
[0025](3)補充滲透壓調節液、發光菌液、空白參比液及陽性對照液。
[0026]本發明的優點:
[0027]1、本發明設備易操作，穩定性好；
[0028]2、採用雙路對照檢測技術，檢測水樣樣本的同時，檢測空白參比液即純水作為參比；定期進行陽性校準；
[0029]3、響應快速，能夠實時預警；
[0030]4、發光菌容易培養，而且復甦後可立即使用；
[0031]5、運行可靠且運行成本低；
[0032]6、出現高汙染情時無需重新啟動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明做說明:實施例:參見附圖，再生水水質急性毒性連續在線監測設備，設有再生水進水管，該進水管與設置的樣品儲備瓶5連通，進水管上設有可控進水泵1和過濾器，樣品儲備瓶上端設有溢流口 ；設有硫代硫酸鈉儲液瓶，該儲液瓶通過可控投加泵一 2及三通閥與樣品儲備瓶的進水管連通；設有滲透壓調節液儲液瓶3，該儲液瓶通過可控投加泵二 22和管路分別與參比反應池7和樣品反應池9連通；設有陽性對照液儲液瓶，該儲液瓶與樣品儲液瓶之間設有一個選擇通道的可控壓閥24，並通過該壓閥及可控雙管投加泵23與所述樣品反應池連通；設有空白參比液儲液瓶6，該儲液瓶也經過所述同一個可控雙管投加泵與所述參比反應池連通；參比反應池及樣品反應池置於磁力混合裝置8上；設有發光菌液儲備瓶15，該儲備瓶通過可控投加泵三13和管路分別與參比反應池及樣品反應池連通；參比反應池及樣品反應池經過輸送該兩個反應池中反應液的可控泵12和管路分別與光子計數裝置一 17和光子計數裝置二 18連通，並分別從光子計數裝置一和光子計數裝置二通入廢液瓶19 ;所述參比反應池及樣品反應池設有溫控裝置一 10和在線溫度傳感器一 11 ;所述發光菌液儲備瓶設有溫控裝置二 16和在線溫度傳感器二 14 ；並設有PLC控制器，該PLC控制器與所述的可控投加泵一、二、三、可控壓閥和所述可控泵進行開關控制連接；所述在線溫度傳感器一、二和光子計數裝置一、二與PLC控制器進行信號連接。設有顯示器21與PLC控制器進行信號和控制連接。所述滲透壓調節液為飽和NaCl溶液。所述陽性對照液為lOOmg / L的ZnS04溶液。所述空白參比液為純水。
[0035]實施例2:使用上述的監測設備進行監測，使用以下方法，其步驟是:1)準備工作:
[0036](1)開啟電源，給所述PLC、可控泵、溫控裝置和監測設備中所有用電部件供電；
[0037](2)接入要測定的再生水水源，打開再生水進水管，開啟可控進水泵給樣品儲備瓶中灌注水樣；
[0038](3)向相應儲液瓶或儲備瓶中分別添加硫代硫酸鈉、滲透壓調節液、陽性對照液、空白參比液、及發光菌液；lmol / L硫代硫酸鈉溶液:稱取250g硫代硫酸鈉即Na2S203.5H20，溶於已煮沸放冷的水中，稀釋至1000ml，加入0.2g無水碳酸鈉，儲於棕色瓶內；滲透壓調節液:稱取分析純的50g氯化鈉，溶於煮沸的100ml水中，冷卻後，用紗布過濾至玻璃瓶內；陽性對照液即ZnS04:稱取10g優級純硫酸鋅，溶於水中，移入500ml容量瓶中，用水稀釋至500ml標線；空白參比液:採用蒸餾水；發光菌液:取發光菌凍乾粉1支，注入3ml濃度為2g / 100ml的氯化鈉，混勻後置入棕色玻璃瓶中，使用濃度為2g / 100ml的氯化鈉定容至100ml ；
[0039]2)水樣測定:
[0040](1)設定設備運行參數:可控進水泵流量10ml / min，為連續運行；設定可控投加泵一、二、三、可控雙管投加泵流速為:0.5ml / s分別運行時間為10，15，5，20秒，將水樣或陽性對照液輸入樣品反應池，將空白參比液輸入參比反應池，將發光菌液、滲透壓調節液分別投加至參比反應池及樣品反應池；
[0041](2)待參比反應池及樣品反應池反應5min後,啟動輸送反應液的可控泵及光子計數裝置一、二，光子計數裝置一、二分別將參比反應池和樣品反應池的反應液的發光強度數據傳給PLC控制器，PLC控制根據發光強度數據進行水樣的綜合毒性計算，該計算方法是根據以下算式⑴進行:
[0042]
樣品抑光率式⑴k空白髮光強度J
[0043](3)測定周期為15min;每隔24小時，啟動壓閥一次，將輸入樣品反應池的液體由水樣和陽性對照液交換一次，即用水樣和陽性對照液分別與空白參比液進行一次對照測量；將監測果在顯示器上進行顯示；
[0044]3)系統維護:每周一次
[0045](1)清洗各反應池及清洗各儲液瓶和儲備瓶，檢查管路；
[0046](2)清理廢液回收桶；
[0047](3)補充滲透壓調節液、發光菌液、空白參比液及陽性對照液。
[0048]實施例3:步驟2)-(1)中，設定設備運行參數:可控進水泵流量10ml / min ;步驟
2)-(2)中，待參比反應池及樣品反應池反應15min後，啟動輸送反應液的可控泵及光子計數裝置一、二；步驟2)-(3)中，測定周期為12h。其他步驟與實施例2相同。
[0049]上述實施例的試用結果表明，儀器檢測範圍汙染物濃度ppb-ppm之間；發光強度變化:-100% -100% ;毒性範圍以Hg2+計0.03-0.2mg / L。以純水和實際再生水水樣測試，24小時重複實驗，相對標準偏差小於3%;實際測試水樣24小時重複性檢測標準差小於3%。在某汙水處理廠試用3個月，取得了非常好的效果。
【權利要求】
1. 一種再生水水質急性毒性連續在線監測設備，其特徵是:設有再生水進水管，該進水管與設置的樣品儲備瓶(5)連通，進水管上設有可控進水泵(1)和過濾器，樣品儲備瓶上端設有溢流口 ；設有硫代硫酸鈉儲液瓶，該儲液瓶通過可控投加泵一(2)及三通閥與樣品儲備瓶的進水管連通；設有滲透壓調節液儲液瓶(3)，該儲液瓶通過可控投加泵二(22)和管路分別與參比反應池(7)和樣品反應池(9)連通；設有陽性對照液儲液瓶，該儲液瓶與樣品儲液瓶之間設有一個選擇通道的可控壓閥(24)，並通過該壓閥及可控雙管投加泵(23)與所述樣品反應池連通；設有空白參比液儲液瓶(6)，該儲液瓶也經過所述同一個可控雙管投加泵與所述參比反應池連通；參比反應池及樣品反應池置於磁力混合裝置(8)上；設有發光菌液儲備瓶(15)，該儲備瓶通過可控投加泵三(13)和管路分別與參比反應池及樣品反應池連通；參比反應池及樣品反應池經過輸送該兩個反應池中反應液的可控泵(12)和管路分別與光子計數裝置一(17)和光子計數裝置二(18)連通，並分別從光子計數裝置一和光子計數裝置二通入廢液瓶(19);所述參比反應池及樣品反應池設有溫控裝置一(10)和在線溫度傳感器一(11);所述發光菌液儲備瓶設有溫控裝置二(16)和在線溫度傳感器二(14);並設有PLC控制器，該PLC控制器與所述的可控投加泵一、二、三、可控壓閥和所述可控泵進行開關控制連接；所述在線溫度傳感器一、二和光子計數裝置一、二與PLC控制器進行信號連接。
2.根據權利要求1所述的監測設備，其特徵是:設有顯示器(21)與PLC控制器進行信號和控制連接。
3.根據權利要求1所述的監測設備，其特徵是:所述滲透壓調節液為飽和NaCl溶液。
4.根據權利要求1所述的監測設備，其特徵是:所述陽性對照液為lOOmg/ L的ZnS04溶液。
5.根據權利要求1所述的監測設備，其特徵是:所述空白參比液為純水。
6.利用權利要求1-5中之一所述的監測設備的監測方法，其特徵是設有以下步驟:1)準備工作:(1)開啟電源，給所述PLC、可控泵、溫控裝置和監測設備中所有用電部件供電；(2)接入要測定的再生水水源，打開再生水進水管，開啟可控進水泵給樣品儲備瓶中灌注水樣；(3)向相應儲液瓶或儲備瓶中分別添加硫代硫酸鈉、滲透壓調節液、陽性對照液、空白參比液及發光菌液；lmol / L硫代硫酸鈉溶液:稱取250g硫代硫酸鈉即Na2S203.5Η20，溶於已煮沸放冷的水中，稀釋至1000ml，加入0.2g無水碳酸鈉，儲於棕色瓶內；滲透壓調節液:稱取分析純的50g氯化鈉，溶於煮沸的100ml水中，冷卻後，用紗布過濾至玻璃瓶內；陽性對照液即ZnS04:稱取10g優級純硫酸鋅，溶於水中，移入500ml容量瓶中，用水稀釋至500ml標線；空白參比液:採用蒸餾水；發光菌液:取發光菌凍乾粉1支，注入3ml濃度為2g/100ml的氯化鈉，混勻後置入棕色玻璃瓶中，使用濃度為2g/100ml的氯化鈉定容至100ml ；2)水樣測定:(1)設定設備運行參數:可控進水泵流量10-100ml / min，為連續運行；設定可控投加泵一、二、三、可控雙管投加泵流速為:0.5ml / s分別運行時間為10，15，5，20秒，將水樣或陽性對照液輸入樣品反應池，將空白參比液輸入參比反應池，將發光菌液、滲透壓調節液分別投加至參比反應池及樣品反應池；(2)待參比反應池及樣品反應池反應5-15min後,啟動輸送反應液的可控泵及光子計數裝置一、二，光子計數裝置一、二分別將參比反應池和樣品反應池的反應液的發光強度數據傳給PLC控制器，PLC控制根據發光強度數據進行水樣的綜合毒性計算，該計算方法是根據以下算式⑴進行:
【文檔編號】G01N21/62GK103645163SQ201310706264
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】李魁曉, 阜崴, 常江, 胡俊, 李鑫瑋, 李雪梅, 趙珊, 魏磊 申請人:北京城市排水集團有限責任公司, 北京北排水務設計研究院有限公司