一种水质综合毒性生物预警装置

摘要

本发明公开了一种水质综合毒性生物预警装置，包括配水区，检测区和控制区。其中配水区由采样槽、清水槽、三通阀、清水阀、进样泵、清水泵、培养液浓缩液储液罐、微量元素、维生素浓缩液储液罐、pH缓冲液储液罐、混合脱氧罐、磁力搅拌器、加液控制阀和紧急排水样管道组成；检测区包括微生物燃料电池检测单元、进样布水阀、布水管、清洗控制阀、微生物燃料电池出水管、沉淀槽、微生物回流泵、排水管道和微生物排除管道；控制区包括监测控制及报警系统和显示屏。本装置可实现水质综合毒性的在线监测和预警，具有使用寿命长，抗干扰能力强，敏感度高，监测范围广，日常管理简单以及运行费用低等优点，适用于常规和应急性的水质急性毒性监测。

主权项

一种水质综合毒性生物预警装置，包括配水区（30）、检测区（31）、控制区（32），其特征在于：配水区（30）由采样槽（1）、清水槽（2）、三通阀（3）、清水阀（4）、进样泵（5）、清水泵（6）、第一培养液浓缩液储液罐（7）、第一微量元素及维生素浓缩液储液罐（8）、第一pH缓冲液储液罐（9）、第一混合脱氧罐（10）、第一磁力搅拌器（11）、第一加液控制阀（21）、第二培养液浓缩液储液罐（12）、第二微量元素及维生素浓缩液储液罐（13）、第二pH缓冲液储液罐（14）、第二混合脱氧罐（15）、第二磁力搅拌器（16）、第二加液控制阀（29）和紧急排水样管道（28）组成；检测区（31）由微生物燃料电池检测单元（18）、进样布水阀（19）、布水管（20）、清洗控制阀（22）、微生物燃料电池出水管（25）、沉淀槽（24）、微生物回流泵（23）、排水管道（26）、微生物排除管道（27）组成；需要检测的水样从采样槽（1）经三通阀（3）和进样泵（5）进入第一混合脱氧罐（10），使水样厌氧；第一培养液浓缩液储液罐（7）、第一微量元素及维生素浓缩液储液罐（8）和第一pH缓冲液储液罐（9）在监测控制及报警系统（17）控制下分别向第一混合脱氧罐（10）自动连续投加培养液浓缩液、微量元素及维生素浓缩液和pH缓冲液，并通过第一磁力搅拌器（11）带动搅拌子与检测水样混合均匀，混合后水样有机物浓度为100‑1000mg/L，pH为6.0‑8.0；混合后水样经进样布水阀（19）、布水管（20）均匀地从进水口（18‑4）进入微生物燃料电池检测单元（18），与具有电化学活性的微生物反应后从出水口（18‑5）排出，沿微生物燃料电池出水管（25）流入沉淀槽（24）；检测水样的微生物燃料电池产生的电压信号由监测控制及报警系统（17）实时监测，当产生电压低于正常电压的50%或者比正常电压高50%时，监测控制及报警系统（17）发出警报，并控制三通阀（3）切换，将水样从紧急排水样管道（28）排出，以避免微生物燃料电池检测单元（18）严重中毒，同时，监测控制及报警系统（17）控制进样泵（5）停止工作，第一加液控制阀（21）、进样布水阀（19）关闭，清洗控制阀（22）开启，对检测水样的微生物燃料电池进行清洗，直至输出电压信号恢复正常；清水从清水槽（2）经清水阀（4）和清水泵（6）进入第二混合脱氧罐（15），使清水厌氧；第二培养液浓缩液储液罐（12）、第二微量元素及维生素浓缩液储液罐（13）和第二pH缓冲液储液罐（14）在监测控制及报警系统（17）控制下分别向第二混合脱氧罐（15）自动连续投加培养液浓缩液、微量元素及维生素浓缩液和pH缓冲液，并通过第二磁力搅拌器（16）与清水混合均匀，混合后清水有机物浓度为100‑1000mg/L，pH为6.0‑8.0；混合后清水经水管从进水口（18‑7）进入作为参照的微生物燃料电池（18‑6），与具有电化学活性的微生物反应后从出水口（18‑5）排出，沿微生物燃料电池出水管（25）流入沉淀槽（24）；作为参照的微生物燃料电池（18‑6）产生的电压信号由监测控制及报警系统（17）实时监测，作为另外2‑20个检测水样的微生物燃料电池故障以及日常清洗的指示；当检测水样的微生物燃料电池需要日常清洗时，监测控制及报警系统（17）控制进样布水阀（19）部分关闭，清洗控制阀（22）部分开启，对其中1‑10个检测水样的微生物燃料电池进行清洗，另外1‑10个微生物燃料电池正常工作，清洗直至输出电压信号与参照的微生物燃料电池相当后切换至正常工作状态，随后将另外1‑10个微生物燃料电池采用相同程序进行清洗；微生物燃料电池检测单元（18）的出水经微生物燃料电池出水管（25）排入沉淀槽（24），出水中悬浮的电化学活性微生物在沉淀槽（24）中沉淀，上清液经排水管道（26）排出装置，沉淀的微生物部分经微生物回流泵（23）、布水管（20）返回到微生物燃料电池检测单元（18），多余的微生物从微生物排除管道（27）排出装置。