水质毒性生物预警设备中预处理装置的研发

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近些年来,水体污染事故频发,污染物种类繁多,使用理化设备已经无法实时、准确的对水质进行监测,生物在线监测应运而生。通过水生生物行为的变化,及时发现水体受污染情况,进而采取相应的应急措施,保证广大人民群众的生命财产安全。  通过调研,国内现在使用的14种生物在线监测设备只有3种是国内自主研发,国外产品价格昂贵,维护成本高。在这种大环境下深圳水务(集团)有限公司投入大量人力、物力研发了水质毒性生物预警设备(Real-time Biomonitor for Water Toxicity,RTB),该设备采用斑马鱼作为指示生物,通过斑马鱼行为轨迹的变化对水体进行实时监测。RTB已经在全国多个地方应用,对保障供水安全发挥了重要的作用,但是在运行中发现高浊度、高余氯将影响到设备的稳定运行,导致误报警频发。  为了采取措施解决这一问题,对典型的水质毒性在线生物监测预警设备进行调研,以期汲取其他设备的优点。但是调研结果表明,国内外设备普遍存在高浊度、高余氯环境条件下无法稳定运行的问题。  因此本文将从扩大RTB应用范围、提高设备运行稳定性、减少误报警频率的角度展开研究,主要包括三部分内容:RTB中斑马鱼生存条件的研究、浊度预处理装置的优化改进以及余氯脱除装置的研发。  当水体中浊度过高时,构成浊度的颗粒物质会进入斑马鱼的鱼鳃,影响斑马鱼的呼吸,并粘附在斑马鱼的体表,导致斑马鱼行为出现异常,产生误报警的现象。为了保证设备的稳定运行,需要将RTB进水浊度控制在8NTU以下。  对现有浊度预处理装置进行调试,确定砂滤罐的反冲洗强度为800L/h,运行周期为24h,反冲洗时间为30min,正洗时间为10min。去除内置预处理装置中的排泥器,预处理装置对pH、DO、电导率影响较小,对重金属、有机物去除有限,不会影响到RTB对受污染水体的监测。  余氯进入水中后形成的次氯酸会腐蚀斑马鱼的鱼鳃,使斑马鱼出现浮头现象,严重时会导致斑马鱼窒息死亡。为了保证设备的稳定运行,需要将RTB进水余氯控制在0.03mg/L以下。  按照1.3:1的比例投加硫代硫酸钠,可以保证在1min内有效的脱除水体中的余氯,并且按照此比例投加的硫代硫酸钠不会对pH、电导率、斑马鱼的行为造成影响。  21g的Na2S2O3·5H2O可以满足7d的脱氯要求,脱氯效果稳定。设备安装、维护方便,设计制作成本低,可以确保RTB监测出厂水时运行稳定。  本课题研发的浊度预处理装置及余氯脱除装置,已经配套RTB在水厂进行应用,运行稳定,效果较好,可以确保RTB高效、稳定的用于监测原水和出厂水,降低误报警几率,提高了RTB报警置信度。  
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