废水生物毒性监测设备的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种废水生物毒性监测设备。

背景技术：

工业废水中污染物种类复杂，难以一一测定所有污染物的浓度水平，而且污染物之间的毒性效应往往还具有加和(叠加)、协同、拮抗等作用。国外对工业废水中污染物的理化指标监测项目多达120余项，而国内仅仅有20项，主要测定废水中的无机污染物和有机污染物，很难反映其对环境的综合影响。因此有必要对污染物进行生物监测。理化监测指标只能反映单一污染物的瞬时浓度，不能反映污染物作用于环境的综合效应和长期效应。相比之下，生物监测不仅能监测污染物对环境的影响状况，更能说明污染物对生物生长、繁殖的影响问题。因此，采用生物毒性测试作为化学分析的补充手段是评价工业废水处理工艺安全性的重要手段。

目前国内外普遍采用的“发光细菌”、“藻类”、“鱼类”、“水蚤类”、“蚕豆根尖微核技术”，其工作量大，实验周期较长，需要较长时间才能反映出被监测的水体的生物毒性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种操作便捷、监测迅速的废水生物毒性监测设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：废水生物毒性监测设备，包括壳体、设置在壳体内的曝气部以及连通在曝气部侧面的反应部、设置在反应部顶端的密封罩以及与所述密封罩连接的监测机构；

所述曝气部包括具有入水口和回流口的曝气区以及设置在曝气区内的曝气机构；所述反应部包括转盘区以及位于转盘区下方的污泥沉淀区，所述转盘区内设置有生物转盘，且所述生物转盘与所述密封罩内壁之间形成有气腔，所述监测机构与所述气腔相连通；所述曝气区的入水口和回流口分别与转盘区相连通。

进一步，所述监测机构包括通过管道与反应部内的气腔相连通的除湿干燥器以及与除湿干燥器依次连接的微型抽气泵和二氧化碳检测仪，所述管道上设置有气体流量计。

进一步，所述曝气机构包括曝气管以及连接在曝气管端部且位于曝气区内的空气扩散器，所述曝气管上连接有气体流量计，所述曝气管远离空气扩散器的端部连接有供气件。

进一步，所述壳体外壁上设置有与所述转盘区连通的进气管，所述进气管上设置有气体流量计，所述进气管远离转盘区的端部与所述供气件连接。

进一步，所述密封罩上开设有与反应部的内腔相连通的排气孔。

进一步，所述污泥沉淀区内设置有与所述转盘区相连接的三相分离器以及位于三相分离器下方的污泥床，所述污泥床底端连接有排污机构，所述三相分离器所对应的壳体内壁上设置有排气管。

进一步，所述转盘区所对应壳体的外壁上设置有排水管，且所述排水管的安装位置与所述转盘区内水体的上表面位置一致。

进一步，还包括控制器，所述控制器分别与所述气体流量计和二氧化碳检测仪通信连接。

进一步，所述密封罩上开设有观察窗。

进一步，所述密封罩内壁上安装有照明机构。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种废水生物毒性监测设备，在该设备中，生物膜与水中的溶解氧、水中的有机废物进行正常的代谢作用产生水和二氧化碳，并在密封罩内维持二氧化碳的一定浓度，通过监测机构检测二氧化碳浓度的幅度值或变化率，从而反应废水中有毒物质的毒性程度和浓度，其操作方便，观察方便，监测灵敏迅速，能在短时间内迅速得出水质毒性的综合信息；通过生物转盘的匀速转动，借助水流的作用使过量或老化的生物膜脱落，最终生物膜的生长与脱落达到动态平衡，维持稳定的生物膜体量，使本设备输出的监测数据更加准确；该设备适用范围广，既可用于污水处理厂作前置监测，也可在水质突发性污染、毒物泄漏事故、地震等灾害发生后受灾地区的饮用水安全、水质应急和预警监测等方面将发挥出重要的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中反应部结构示意图；

图1至图2中所示附图标记分别表示为：1-壳体，2-曝气部，3-反应部，4-密封罩，201-入水口，202-回流口，5-曝气区，6-曝气机构，7-转盘区，8-污泥沉淀区，9-生物转盘，10-气腔，301-管道，401-除湿干燥器，402-微型抽气泵，403-二氧化碳检测仪，601-曝气管，602-空气扩散器，11-供气件，12-进气管，13-排气孔，14-三相分离器，15-污泥床，16-排污机构，17-排气管，18-排水管，19-观察窗，20-照明机构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图2所示，废水生物毒性监测设备，包括壳体1、设置在壳体1内的曝气部2以及连通在曝气部2侧面的反应部3、设置在反应部3顶端的密封罩4以及与所述密封罩4连接的监测机构4。图中所示箭头方向为水体或气体流动方向以及生物转盘的转动方向。曝气部2与反应部3左右连通并列设置，使设备采用单侧曝气，密度流循环充氧，使溢出的气体由曝气区5向上方通向大气，避免了曝气时溢出气体对二氧化碳采集区的干扰。

曝气部2包括具有入水口201和回流口202的曝气区5以及设置在曝气区5内的曝气机构6；反应部3包括转盘区7以及位于转盘区7下方的污泥沉淀区8，转盘区7内设置有生物转盘9，且生物转盘9与密封罩4内壁之间形成有气腔10，监测机构4与气腔10相连通；曝气区5的入水口201和回流口202分别与转盘区7相连通。

生物转盘9作为生物膜生长的载体，相对于其他载体来讲，供生物膜附着的载体的面积基本不随时间推移而改变。且因转盘匀速转动，借助水流的作用使过量或老化的生物膜脱落，最终生物膜生长与脱落达到动态平衡，维持稳定的生物膜体量，使本设备输出的监测数据更加准确。

在进行监测工作时，首先对生物转盘9通入待处理的原水，淹没生物转盘9盘面约直径的40％，并启动生物转盘9。生物转盘9上连接有用于驱动生物转盘9转动的驱动电机，在工作时，驱动电机驱动生物转盘旋转，进而启动曝气机构，按常规完成微生物的引种，驯化，使得生物转盘9上形成稳定厚度的生物膜。通过曝气机构6向曝气区5内的水体通入空气形成溶氧水，由于曝气区5与转盘区7形成密度流，溶氧水沿图中箭头方向由入水口201不断的进入转盘区7，让周期性浸入水中的生物膜与溶氧水进行氧的传递。壳体1上设置有水管，使得富含有机物的废水不断进入转盘区7，在转盘区7被附着在生物转盘9上的生物膜通过代谢作用，被降解氧化产生二氧化碳。由于转盘区7上方设置有密封罩4，便于对二氧化碳的收集，其中二氧化碳积累在密封罩4与生物转盘9之间的气腔10内，由监测机构4对二氧化碳的浓度进行检测。监测机构4包括通过管道301与反应部3内的气腔10相连通的除湿干燥器401以及与除湿干燥器401依次连接的微型抽气泵402和二氧化碳检测仪403，管道301上设置有气体流量计，微型抽气泵402抽取气腔10内的二氧化碳送入二氧化碳检测仪403，经计量转换为电信号，进行进一步的处理显示。

通过检测二氧化碳的浓度反应废水的生物毒性强弱。当进入设备的废水处于无毒或低毒时，生物膜与水中的溶解氧、水中的有机废物进行正常的代谢作用，产生水和二氧化碳，并在密封罩4内维持二氧化碳的一定浓度。一旦在某时刻废水中有毒成分比例增加，并进入生物转盘9与生物膜接触，对微生物起到杀灭或抑制作用，生物膜即停止或减缓与有机物的代谢作用，因此带来相应的二氧化碳生成量的降低，这二氧化碳降低的幅度绝对值或变化率，即可反映有毒物质的毒性程度和浓度。

曝气机构6包括曝气管601以及连接在曝气管601端部且位于曝气区5内的空气扩散器602，曝气管601上连接有气体流量计，曝气管601远离空气扩散器602的端部连接有供气件11。优选的供气件11采用风机，通过风机提供压缩空气，风机产生风力进而通过曝气管601的传递将空气通入至空气扩散器602，空气扩散器602产生气体与曝气区5内的水体形成溶氧水。

为了使得设备内二氧化碳浓度达到动态平衡从而提高二氧化碳浓度监测的准确性，本发明中，壳体1外壁上设置有与转盘区7连通的进气管12，进气管12上设置有气体流量计，进气管12远离转盘区7的端部与供气件11连接。通过供气件11提供空气，空气通过进气管12进入转盘区7内形成二氧化碳的背景浓度，与二氧化碳检测仪403相适应，密封罩4内多余的气体由排气孔13排出，从而使设备内的二氧化碳浓度达到动态平衡。

由于在生物膜正常代谢作用时会有少量污泥产生，本发明中，污泥沉淀区8内设置有与转盘区7相连接的三相分离器14以及位于三相分离器14下方的污泥床15，污泥床15底端连接有排污机构16，三相分离器14所对应的壳体1内壁上设置有排气管17。排气管17上连接有加长管道且延伸至高于水面上方，通过三相分离器14将产生的气体由排气管17向外排放，产生的固体淤泥沿斜板下滑至污泥床15，再由排污机构16排出，排污机构16包括排污管以及排泥泵。

为了便于对进入到转盘区7内的水量进行控制，使得水量淹没生物转盘9盘面直径的40％，本发明中，转盘区7所对应壳体1的外壁上设置有排水管18，且排水管18的安装位置与转盘区7内水体的上表面位置一致。当转盘区7内的水量淹没生物转盘9盘面直径的40％时，此时排水管18有水体流出，使水位高度得到有效的控制。

该设备中，进入该设备的废水量，曝气机构6的通气量，进入生物转盘9中的补充空气量，二氧化碳微型抽气泵402抽气量都必须严格控制，在水管、气管上分别设置有液体流量计和气体流量计，且液体流量计、气体流量计以及二氧化碳检测仪403均与控制器通信连接，且控制器还与水泵和供气件11通信连接。各流量计将检测结果反馈至控制器，通过控制器的分析从而对所有受控元件进行控制，例如控制水泵或供气件11的启停，优选的控制器采用型号为stm32f103的单片机，其电性连接有显示屏，将监测信号传输至显示屏上，便于使用者观察。

为了便于对设备的直观观察，本发明中，密封罩4上开设有观察窗19，密封罩4内壁上安装有照明机构20。优选的照明机构20采用led灯。

以上为本发明的具体实施方式，从实施过程可以看出，本发明所提供的一种废水生物毒性监测设备，在该设备中，生物膜与水中的溶解氧、水中的有机废物进行正常的代谢作用产生水和二氧化碳，并在密封罩内维持二氧化碳的一定浓度，通过检测二氧化碳浓度的幅度值或变化率，反应废水中有毒物质的毒性程度和浓度，其操作方便，观察方便，监测灵敏迅速，能在短时间内迅速得出水质毒性的综合信息；通过转盘的匀速转动，借助水流的作用使过量或老化的生物膜脱落，最终生物膜的生长与脱落达到动态平衡，维持稳定的生物膜体量，使本设备输出的监测数据更加准确，该设备适用范围广，既可用于污水处理厂作前置监测，也可在水质突发性污染、毒物泄漏事故、地震等灾害发生后受灾地区的饮用水安全、水质应急和预警监测等方面将发挥出重要的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。