再生水水质急性毒性连续在线监测设备及方法

摘要

本发明公开了一种再生水水质急性毒性连续在线监测设备，设有再生水进水管、可控进水泵、硫代硫酸钠储液瓶与样品储备瓶连通；设有渗透压调节液储液瓶与参比反应池和样品反应池连通；设有阳性对照液储液瓶、设有空白参比液储液瓶、参比反应池及样品反应池；设有发光菌液储备瓶分别与参比反应池及样品反应池连通；设有两个光子计数装置和废液瓶；并设有PLC控制器与设置的可控投加泵、可控压阀进行开关控制连接。监测的方法：1)准备工作，2)水样测定，3)系统维护。本发明结构完善，容易操作，稳定性好；采用双路对照检测技术，定期进行阳性校准，监测准确，响应快速，能够实时预警，运行可靠且运行成本低。

说明书

技术领域

本发明属于一种污水处理和环境监测技术领域。具体是一种再生水水 质急性毒性在线监测的设备，该设备能实现全自动操作。本发明还公开了 利用上述设备进行再生水水质急性毒性在线监测的方法，该方法能完全实 现水质连续自动化急性毒性监测。

背景技术

城市污水再生利用是缓解水资源短缺的有效途径之一，经过净化处 理后的城市污水可以用作生活杂用水、市政绿化用水、工业用水、景观生 态补水和农田灌溉等多种用途，可替代等量的新鲜水量。污水的再生利用 既开辟了一个稳定的新水源，又可减少废水排放造成的环境负荷，对缓解 水资源紧缺和改善水环境都有重要的意义。然而，作为再生水原水的城市 污水中含有多种有害、有毒的污染物，这些污染物非常容易残留在再生水 中。调查发现，主要污染物包括重金属、病原微生物、难降解的有机污染 物、内分泌干扰物、可吸附有机卤化物、消毒副产物、挥发性有机化合物 等等。这些污染物会带来多种污染，同时会产生包括生物急／慢性毒性效 应、生物酶的抑制效应、生物累积效应、化学物质的内分泌干扰活性等不 利影响，对整个生态环境和人体健康可能造成巨大危害。这些污染物直接 或间接地作用于水生植物、水生动物及各种微生物，对其个体或群体以至 于整个生态系统的结构和功能都有不同程度的影响。对再生水综合毒性进 行检验和监测，确定再生水的有毒化学物质的种类及含量水平，对再生水 的利用和污水深度处理技术有着非常重要的意义。

目前，再生水水质急性毒性的监测技术有了较大的发展，但现有的监 测设备的自动化程度不够高，特别是监测方法较为繁锁，监测效率不够理 想，因此，需要对其进行改进。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提出一种再生水水质急性毒性连续在 线监测设备及方法，采用样品预处理、样品及菌液泵输送、温控、反应、 光电检测、自控及数据显示多组件、多系统、完善配置的组合结构，能实 现对再生水的水质急性毒性的适时监测，并提出了一整套操作灵活，监测 效果很好的监测方法。

本发明采用以下的技术方案：

再生水水质急性毒性连续在线监测设备，其特征是：设有再生水进水 管，该进水管与设置的样品储备瓶连通，进水管上设有可控进水泵和过滤 器，样品储备瓶上端设有溢流口；设有硫代硫酸钠储液瓶，该储液瓶通过 可控投加泵一及三通阀与样品储备瓶的进水管连通；设有渗透压调节液储 液瓶，该储液瓶通过可控投加泵二和管路分别与参比反应池和样品反应池 连通；设有阳性对照液储液瓶，该储液瓶与样品储液瓶之间设有一个选择 通道的可控压阀，并通过该压阀及可控双管投加泵与所述样品反应池连 通；设有空白参比液储液瓶，该储液瓶也经过所述同一个可控双管投加泵 与所述参比反应池连通；参比反应池及样品反应池置于磁力混合装置上； 设有发光菌液储备瓶，该储备瓶通过可控投加泵三和管路分别与参比反应 池及样品反应池连通；参比反应池及样品反应池经过输送该两个反应池中 反应液的可控泵和管路分别与光子计数装置一和光子计数装置二连通，并 分别从光子计数装置一和光子计数装置二通入废液瓶；所述参比反应池及 样品反应池设有温控装置一和在线温度传感器一；所述发光菌液储备瓶设 有温控装置二和在线温度传感器二；并设有PLC控制器，该PLC控制器与 所述的可控投加泵一、二、三、可控压阀和所述可控泵进行开关控制连接； 所述在线温度传感器一、二和光子计数装置一、二与PLC控制器进行信号 连接。

上述的监测设备，进一步完善和实施的补充方案是：

设有显示器与PLC控制器进行信号和控制连接。

所述渗透压调节液为饱和NaCl溶液。

所述阳性对照液为100mg／L的ZnSO₄溶液。

所述空白参比液为纯水。

上述的监测设备的监测方法，其特征是设有以下步骤：

1)准备工作：

(1)开启电源，给所述PLC、可控泵、温控装置和监测设备中所有用 电部件供电；

(2)接入要测定的再生水水源，打开再生水进水管，开启可控进水泵 给样品储备瓶中灌注水样；

(3)向相应储液瓶或储备瓶中分别添加硫代硫酸钠、渗透压调节液、 阳性对照液、空白参比液、及发光菌液；1mol／L硫代硫酸钠溶液：称 取250g硫代硫酸钠即Na₂S₂O₃·5H₂O，溶于已煮沸放冷的水中，稀释至 1000ml，加入0.2g无水碳酸钠，储于棕色瓶内；渗透压调节液：称取 分析纯的50g氯化钠，溶于煮沸的100ml水中，冷却后，用纱布过滤 至玻璃瓶内；阳性对照液即ZnSO₄：称取10g优级纯硫酸锌，溶于水中， 移入500ml容量瓶中，用水稀释至500ml标线；空白参比液：采用蒸 馏水；发光菌液：取发光菌冻干粉1支，注入3ml浓度为2g/100ml的 氯化钠，混匀后置入棕色玻璃瓶中，使用浓度为2g/100ml的氯化钠定 容至100ml；

2)水样测定：

(1)设定设备运行参数：可控进水泵流量10-100ml／min，为连续运行； 设定可控投加泵一、二、三、可控双管投加泵流速为：0.5ml／s分别 运行时间为10，15，5，20秒，将水样或阳性对照液输入样品反应池，将 空白参比液输入参比反应池，将发光菌液、渗透压调节液分别投加至 参比反应池及样品反应池；

(2)待参比反应池及样品反应池反应5-15min后，启动输送反应液的 可控泵及光子计数装置一、二，光子计数装置一、二分别将参比反应 池和样品反应池的反应液的发光强度数据传给PLC控制器，PLC控制根 据发光强度数据进行水样的综合毒性计算，该计算方法是根据以下算 式(1)进行：

(3)测定周期可从15min至12h选择；每隔24小时，启动压阀一次，将 输入样品反应池的液体由水样和阳性对照液交换一次，即用水样和阳 性对照液分别与空白参比液进行一次对照测量；将监测果在显示器上 进行显示；

3)系统维护：每周一次

(1)清洗各反应池及清洗各储液瓶和储备瓶，检查管路；

(2)清理废液回收桶；

(3)补充渗透压调节液、发光菌液、空白参比液及阳性对照液。

本发明的优点：

1、本发明设备易操作，稳定性好；

2、采用双路对照检测技术，检测水样样本的同时，检测空白参比液 即纯水作为参比；定期进行阳性校准；

3、响应快速，能够实时预警；

4、发光菌容易培养，而且复苏后可立即使用；

5、运行可靠且运行成本低；

6、出现高污染情时无需重新启动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做说明：实施例：参见附图，再生水 水质急性毒性连续在线监测设备，设有再生水进水管，该进水管与设置的 样品储备瓶5连通，进水管上设有可控进水泵1和过滤器，样品储备瓶上 端设有溢流口；设有硫代硫酸钠储液瓶，该储液瓶通过可控投加泵一2及 三通阀与样品储备瓶的进水管连通；设有渗透压调节液储液瓶3，该储液 瓶通过可控投加泵二22和管路分别与参比反应池7和样品反应池9连通； 设有阳性对照液储液瓶，该储液瓶与样品储液瓶之间设有一个选择通道的 可控压阀24，并通过该压阀及可控双管投加泵23与所述样品反应池连通； 设有空白参比液储液瓶6，该储液瓶也经过所述同一个可控双管投加泵与 所述参比反应池连通；参比反应池及样品反应池置于磁力混合装置8上； 设有发光菌液储备瓶15，该储备瓶通过可控投加泵三13和管路分别与参 比反应池及样品反应池连通；参比反应池及样品反应池经过输送该两个反 应池中反应液的可控泵12和管路分别与光子计数装置一17和光子计数装 置二18连通，并分别从光子计数装置一和光子计数装置二通入废液瓶19； 所述参比反应池及样品反应池设有温控装置一10和在线温度传感器一11； 所述发光菌液储备瓶设有温控装置二16和在线温度传感器二14；并设有 PLC控制器，该PLC控制器与所述的可控投加泵一、二、三、可控压阀和 所述可控泵进行开关控制连接；所述在线温度传感器一、二和光子计数装 置一、二与PLC控制器进行信号连接。设有显示器21与PLC控制器进行 信号和控制连接。所述渗透压调节液为饱和NaCl溶液。所述阳性对照液 为100mg／L的ZnSO₄溶液。所述空白参比液为纯水。

实施例2：使用上述的监测设备进行监测，使用以下方法，其步骤是： 1)准备工作：

(1)开启电源，给所述PLC、可控泵、温控装置和监测设备中所有用 电部件供电；

(2)接入要测定的再生水水源，打开再生水进水管，开启可控进水泵 给样品储备瓶中灌注水样；

(3)向相应储液瓶或储备瓶中分别添加硫代硫酸钠、渗透压调节液、 阳性对照液、空白参比液、及发光菌液；1mol／L硫代硫酸钠溶液：称 取250g硫代硫酸钠即Na₂S₂O₃·5H₂O，溶于已煮沸放冷的水中，稀释至 1000ml，加入0.2g无水碳酸钠，储于棕色瓶内；渗透压调节液：称取 分析纯的50g氯化钠，溶于煮沸的100ml水中，冷却后，用纱布过滤 至玻璃瓶内；阳性对照液即ZnSO₄：称取10g优级纯硫酸锌，溶于水中， 移入500ml容量瓶中，用水稀释至500ml标线；空白参比液：采用蒸 馏水；发光菌液：取发光菌冻干粉1支，注入3ml浓度为2g／100ml的 氯化钠，混匀后置入棕色玻璃瓶中，使用浓度为2g／100ml的氯化钠定 容至100ml；

2)水样测定：

(1)设定设备运行参数：可控进水泵流量10ml／min，为连续运行；设 定可控投加泵一、二、三、可控双管投加泵流速为：0.5ml／s分别运 行时间为10，15，5，20秒，将水样或阳性对照液输入样品反应池，将空 白参比液输入参比反应池，将发光菌液、渗透压调节液分别投加至参 比反应池及样品反应池；

(2)待参比反应池及样品反应池反应5min后，启动输送反应液的可 控泵及光子计数装置一、二，光子计数装置一、二分别将参比反应池 和样品反应池的反应液的发光强度数据传给PLC控制器，PLC控制根据 发光强度数据进行水样的综合毒性计算，该计算方法是根据以下算式 (1)进行：

(3)测定周期为15min；每隔24小时，启动压阀一次，将输入样品反 应池的液体由水样和阳性对照液交换一次，即用水样和阳性对照液分 别与空白参比液进行一次对照测量；将监测果在显示器上进行显示；

3)系统维护：每周一次

(1)清洗各反应池及清洗各储液瓶和储备瓶，检查管路；

(2)清理废液回收桶；

(3)补充渗透压调节液、发光菌液、空白参比液及阳性对照液。

实施例3：步骤2)-(1)中，设定设备运行参数：可控进水泵流量 10ml／min；步骤2)-(2)中，待参比反应池及样品反应池反应15min 后，启动输送反应液的可控泵及光子计数装置一、二；步骤2)-(3)中， 测定周期为12h。其他步骤与实施例2相同。

上述实施例的试用结果表明，仪器检测范围污染物浓度ppb-ppm之间； 发光强度变化：-100％-100％；毒性范围以Hg²⁺计0.03-0.2mg／L。以纯水 和实际再生水水样测试，24小时重复实验，相对标准偏差小于3％；实际 测试水样24小时重复性检测标准差小于3％。在某污水处理厂试用3个月， 取得了非常好的效果。