一种污水生物毒性在线监测预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境监测领域，公开了一种污水生物毒性在线监测预警装置，具体涉及一种鱼类急性毒性在线监测分析装置。
【背景技术】
[0002]随着工业尤其是化工产业的快速发展，有毒危险品在生产、储存、运输过程中不时突发环境污染事故进入水体，给人类赖以生存的水生生态系统造成了严重的破坏。为了保障水体尤其是饮用水源地的安全，快速应对各种突发水体污染事故，开发快速、准确评估各类污染物毒性的技术显得尤为迫切和重要。
[0003]经过数十年的发展，各种理化分析手段的灵敏度越来越高，能够较为准确地通过剂量效应关系评估污染物对生物的影响。但此类方法具有以下几种局限和不足:(1)我们日常生活中接触到的化学品多达4-8万种，这些物质都有污染水体的可能性，而常规监测中涉及指标非常有限，不可能对各污染物逐一监测和鉴定；⑵大多关注单一污染物对水体生物的毒性影响，事实上水体并非单一体系，而是各类污染物协同、拮抗、叠加等的综合结果；⑶评价标准缺乏科学性，即使各项理化指标都达标也未必能说明水体绝对健康。
[0004]事实上，毒性是一个复杂的生物现象，只有生物测试可以判断污染物对生物有害还是无害，分辨混合污染物表现协同还是拮抗作用。因此发展灵敏、准确的生物毒性监测及预警技术是应对突发水体污染事故的主要方向。
[0005]目前常见的水生生物毒性在线监测主要包括鱼类、发光菌大型潘、藻类等。
[0006]其中鱼类对水体污染的反应比人类要敏感得多，当水体中发生诸如油类、有毒危险品泄露或被人为投毒等突发事故时，鱼类往往出现异常活动或短时间内大量死亡，能够很直观地说明水质突然受到污染。鱼类毒性测试方法中，由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，一般选取斑马鱼作为生物监测及预警的指示生物。
[0007]同时受监测指标简单、试验周期长、测试成本高、易受水温、饵料等外界因素干扰等缺点的影响，鱼类毒性测试方法的应用范围受到一定限制。事实上这些缺点主要与目前我国的生物毒性表征方式有很大关系。目前我国采用96h或48h半致死浓度(LC50)表征法。其缺点在于，对于水质复杂、差异较大的水体(如不同种类农药生产废水)，LC50浓度差异可能很大，因而很难设定一个较为合理的浓度限值，对结果的准确性影响较大。
[0008]而目前美国、德国等发达国家均采用稀释倍数生物毒性表征方式。如美国EPA采用“毒性单位(TU) ”进行表达，急性毒性单位TUa = 100% /LC50。其中LC50用水体稀释比例来表达，根据TU值将废水分为5个等级:等级I (TU < 0.4无毒)，等级II (0.4 ^ TU < 1微毒)，等级III (1彡TU < 10中毒)，等级IV (10彡TU < 100高毒)，等级V (TU彡100剧毒)；根据生物毒性测试的结果，基于毒性分级体系，进行环境水样的安全性评价.该方法综合利用了多种生物毒性测试的结果，可以直观表征水体对生物毒性的大小，具有操作简单、测试成本低、结果直观灵敏等优点，值得推广。
【发明内容】
[0009]1、发明要解决的技术问题
[0010]针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种污水生物毒性在线监测预警装置，该装置能够有效提高对水体污染尤其是突发污染的预警灵敏度，快速应对各种突发水体污染事故，保障水体尤其是饮用水源地的安全。
[0011]2、技术方案
[0012]为达此目的，本发明所采用的技术方案是:
[0013]一种污水生物毒性在线监测预警装置，由控制单元、支架、进样单元、培养单元和检测单元组成；其结构紧凑合理，自动化控制高。
[0014]控制单元包括主控模块、电源和人机界面，主控模块通过电缆与人机界面连接，由电源供电；主控模块包括蠕动栗控制模块，继电器、温度传感器转换模块，报警警示、影像处理模块和PLC或者单片机。
[0015]支架包括框架、支撑板和固定杆，框架内安装固定控制单元，并与支撑板、固定杆固定连接，框架为装置的腔体结构主框架，设有多个蠕动栗安装孔、人机界面安装孔及穿管孔。
[0016]进样单元包括蠕动栗、三通阀1、三通阀I1、蒸馏水和水样，蠕动栗通过电缆与主控模块连接；进样单元可设置多组所述蠕动栗，每组的个数可根据不同的水样混合比例选用一台或者两台。所述一组蠕动栗包括一台时，其进水端接水样，且通过控制单元控制蠕动栗的转速及转向实现蠕动栗取样至三通阀分配到两进水接头至养殖杯。所述一组蠕动栗包括两台时，其进水端分别接蒸馏水和水样，且通过控制单元分别同步控制两台蠕动栗的转速及转向实现两台蠕动栗的取样至三通阀实现混合，然后通过三通阀分配到两个进水接头至每个养殖杯。
[0017]培养单元包括温箱、养殖箱、养殖杯、进水接头、溢流接头、固定板、定位板、陶瓷加热片、连接板、散热片、溢水槽、出水接头、阀门、温控水和温度传感器，所述温箱内装有温控水并设有放水阀门，通过固定板固定于框架，底面通过连接板与多个散热片固定连接且不直接接触；所述养殖箱安装于温箱左腔内，且底面部分浸于温控水内；所述养殖杯卡设在固定板与定位板中间，上下设有进水接头和溢流接头，下面部分浸于温控水内；所述两养殖杯为一组，每组养殖杯的进水接头分别连接三通阀II两端；所述逆流接头通过软管连接溢水槽；所述固定板及定位板安装固定于温箱右腔内，并分别设有多个养殖杯固定孔；所述陶瓷加热片通过电缆与主控模块连接，安装于温箱底面与散热片中间，且上下两面分别与温箱底面和散热片上面直接接触；所述溢水槽设有出水接头；所述温度传感器安装于温箱内腔内，且布于温控水内，通过电缆与主控模块连接；
[0018]培养单元可设置多组养殖杯，并为各养殖杯设定不同的水样与蒸馏水混合比例；其混合比例、进水速度都是通过主控模块设定对蠕动栗电机的输入频率分别控制蠕动栗的转速实现；其各蠕动栗通过试验周期时间设定可连续运转，对于连续进入各养殖杯内的水样，通过逆流接头内孔到逆水槽，再通过出水接头排到外面，实现养殖杯内水质循环；排除了水温不适宜等可能影响鱼类正常生存的因素的干扰。
[0019]检测单元包括滑块和摄像机，所述摄像机通过滑块固定于固定杆；通过电缆与主控模块连接，由主控模块的影像处理模块驱动控制，且时刻监控记录所有养殖杯内斑马鱼的轨迹状态，并据斑马鱼前后瞬间轨迹状态的变化做警示反应；该装置采用自动控制原理，通过多种比例试样混合的综合评价，可分别计算每个试样的TU值，将所有测试的TU值平均数作为最终TU值，使得检测结果更准确。
[0020]在有毒物质泄露等突发污染情况下，如养殖杯中的鱼类出现短时间内突然剧烈运动或长时间无移动轨迹等异常现象，则自动触发主控模块报警警示功能，提醒工作人员迅速赶往现场进行应急处理，有效减少了人员长时间现场关注的工作量。
[0021]本发明所述装置培养单元的温箱由良好的导热材料制作且具有密封不渗漏的腔体结构；连接板材料由不导热材料制作；所述散热片由良好导热材料制作。
[0022]3、有益效果
[0023]相比较现有技术，本发明的有益效果如下:
[0024]⑴本发明在采用美国EPA稀释倍数生物毒性表征方法的基础上，排除了水温不适宜等可能影响鱼类正常生存的因素的干扰；温控方面采用可制冷和加热的陶瓷加热片加热或制冷，通过热传递实现温控水的温度增加或升高；在恒温方面通过浸入温控水内的温度传感器实时检测，反馈到控制系统，与设置温度比较，通过控制继电器的通断切换实现加热制冷控制，进而保证温控水的温度恒定；
[0025]⑵本发明装置采用自动控制原理，通过多种比例试样混合的综合评价，可分别计算每个试样的TU值，将所有测试的TU值平均数作为最终TU值，使得检测结果更准确；
[0026]⑶本发明装置控制模块采用PLC控制，通过人机界面设置条件可以实现所有动作的自动连续运行；同时采用在线性轨迹跟踪分析成像技术对各养殖杯中的鱼类进行实时监测，当出现鱼类死亡等紧急情况时进行报警提示，有效减少了人员长时间现场关注的工作量;
[0027]⑷本发明布局方面采用养殖箱与试验区结合。整体结构布局紧凑，可在固定站或者移动检测设备等多种环境下使用；
[0028](5)本发明进样水循环方面:所有驱动采用步进电机加蠕动栗进样，使得控制简单，速度调整方便。设置两个或多个养殖杯为一组作为水样对照组，尤其可设置多组且每组通过调整进样蠕动栗的转速实现不同混合比例水样，通过多组分析取得平均TU值，使得检测结果更佳准确。尤其在通过蠕动栗的不间断注水，在养殖杯通过逆流孔的排出，使得养殖杯内能够完全实时反映水质环境。尤其在管路上采用四氟材料管件，耐酸碱，基本适用于各类水质环境。
【附图说明】
[0029]图1为本发明污水生物毒性在线监测预警装置的整体结构示意图。
[0030]图2为本发明污水生物毒性在线监测预警装置的剖视图。
[0031]图3为本发明污水生物毒性在线监测预警装置培养单元的剖视图。
[0032]图中，1、控制单元；1.1、主控模块；1.2、电源；1.3、人机界面；2、支架；2.1、框架；
2.2、支撑板；2.3、固定杆；3、进样单元；3.1、蠕动栗；3.2、三通阀I ;3.3、三通阀II ;3.4、蒸馏水;3.5、水样;4、培养单元;4.1、温箱;4.2、养殖箱;4.3、养殖杯;4.4、进水接头;4.5、溢流接头;4.6、固定板;4.7、定位板;4.8、陶瓷加热片;4.9、连接板;4.10、散热片;4.11、溢水槽;4.12、出水接头;4.13、阀门;4.14、温控水;4.15、温度传感器；5、检测单元;5.1、 滑块；5.2、摄像机。
【具体实施方式】
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[0033]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0034]实施例:
[0035]一种污水生物毒性在线监测预警装置由控制单元1、支架2、进样单元3、培养单元4和检测单元5组成。
[0036]控制单元1由主控模块1.1、电源1.2和人机界面1.3组成；其中主控模块1.1通过电缆与所述人机界面1.3、蠕动栗3.1、陶瓷加热片4.8、温度传感器4.15、摄像机5.2连接；所述主控模块1.1包括PLC或者单片机、蠕动栗控制模块、继电器、温度传感器转换模块、报警警示和影像处理模块，由电源1.2供电。
[0037]支架2由框架2.1、支撑板2.2和固定杆2.3组成，其中框架2.1为该生物毒性测试装置的腔体结构主框架，设有多个蠕动栗安装孔、人机界面1.3安装孔及穿管孔；框架2.1内安装固定控制单元1 ;并与支撑板2.2、固定杆