CN105277522A - 一种利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的监测方法，属于污水厂监测技术领域。本发明是先设定三维荧光光谱各项参数，然后在城市污水处理厂各运行点取样一个，过滤离心分离，再重复取样，得5～6组样品，用三维荧光光谱对全部样品进行扫描，得监测分析图，转换成数据，将所以数据合成一个三维矩阵，建立模块，确定模块最佳数据，得类蛋白组分荧光强度数据和类腐植酸组分荧光强度数据，满足两个条件中所有条件，则该城市污水处理厂运行正常，反之，则运行不正常的监测过程。本发明的有益效果是：利用三维荧光光谱监测污水厂运行状态，分析步骤简单，耗时时间短；可实现对污水厂运行状态的实时在线监测，提高监测效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的监测方法，属于污水厂监测技术领域。
背景技术
随着人类社会工业化的迅速发展，由此而产生的工业废水的种类和数量迅猛增加，大量的污染物被排入水环境中，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。城市污水处理主要依赖生物处理方法，微生物易受进水COD浓度、氮磷营养物质和有毒物质等因素影响，进而导致污水处理效果不稳定。为保证污水处理厂的高效运行，需要对污水厂的运行进行有效地监控。传统监控手段往往采用湿化学方法来分析各处理单元的水质状况，该方法需消耗大量的化学试剂，且分析步骤复杂，耗时周期长，难以及时反映污水处理厂的运行状态。
三维荧光光谱是荧光光谱仪的一种采集方式，体现的是发射波长随着激发波长变化的荧光强度信息，获得的信息量比常规荧光光谱更多。平行因子分析法是利用胶体最小二乘法实现的一种多维数据分解法，能够从多组分混合溶液中得到各个组分准确的定量结果，在三维荧光光谱分析中得到广泛的应用，因此研究出利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的一种分析步骤简单、耗时周期短的监测方法，在污水厂运行状态监测领域具有很好的发展前景和社会价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前分析反映城市污水厂运行状态的方法，需消耗大量的化学试剂，导致分析步骤复杂，耗时周期长的弊端，提供了一种利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的监测方法，本发明是先设定三维荧光光谱各项参数，然后在城市污水处理厂各运行点取样一个，过滤离心分离，再重复取样，得5～6组样品，用三维荧光光谱对全部样品进行扫描，得监测分析图，转换成数据，将所以数据合成一个三维矩阵，建立模块，确定模块最佳数据，得类蛋白组分荧光强度数据和类腐植酸组分荧光强度数据，满足两个条件中的所有条件，则该城市污水处理厂运行正常，反之，则运行不正常的监测过程。本发明分析监测方法简单，耗时周期短。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
(1)先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为220～500nm，发射波长为250～600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8～10nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2000～2200nm/min；
(2)待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1200～1500r/min的离心机中离心20～30min；
(3)待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔2～3天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集5～6次，经过滤，离心机分离后，得5～6组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；
(4)将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；
(5)待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为260～290nm，Em为300～350nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为230～250nm，Em为400～500nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为237～260nm/400～510nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为340～350nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；
(6)若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；
(7)同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
(1)本发明利用三维荧光光谱监测污水厂运行状态，分析步骤简单，耗时时间短；
(2)可实现对污水厂运行状态的实时在线监测，提高了工作人员的监测效率。
具体实施方式
首先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为220～500nm，发射波长为250～600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8～10nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2000～2200nm/min；待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1200～1500r/min的离心机中离心20～30min；然后待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔2～3天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集5～6次，经过滤，离心机分离后，得5～6组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；再将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为260～290nm，Em为300～350nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为230～250nm，Em为400～500nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为237～260nm/400～510nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为340～350nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。
实例1
首先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为220nm，发射波长为250nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2000nm/min；待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1200r/min的离心机中离心20min；然后待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔2天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集5次，经过滤，离心机分离后，得5组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；再将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为260nm，Em为300nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为230nm，Em为400nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为237nm/400nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为340nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。本发明利用三维荧光光谱监测污水厂运行状态，分析步骤简单，耗时时间短；可实现对污水厂运行状态的实时在线监测，提高了工作人员的监测效率。
实例2
首先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为360nm，发射波长为470nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为9nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2100nm/min；待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1350r/min的离心机中离心25min；然后待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔3天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集6次，经过滤，离心机分离后，得6组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；再将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为275nm，Em为325nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为240nm，Em为450nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为248nm/455nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为345nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。本发明利用三维荧光光谱监测污水厂运行状态，分析步骤简单，耗时时间短；可实现对污水厂运行状态的实时在线监测，提高了工作人员的监测效率。
实例3
首先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为500nm，发射波长为600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为10nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2200nm/min；待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1500r/min的离心机中离心30min；然后待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔3天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集6次，经过滤，离心机分离后，得6组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；再将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为290nm，Em为350nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为250nm，Em为500nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为260nm/510nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为350nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。本发明利用三维荧光光谱监测污水厂运行状态，分析步骤简单，耗时时间短；可实现对污水厂运行状态的实时在线监测，提高了工作人员的监测效率。
Claims (1)
1.一种利用三维荧光光谱反映城市污水厂运行状态的监测方法，其特征在于具体监测方法为：
(1)先将三维荧光光谱监测分析系统激发波长设置为220～500nm，发射波长为250～600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8～10nm，扫描步长为2nm、4nm和5nm，扫描速度为2000～2200nm/min；
(2)待上述三维荧光光谱监测分析系统设置完成后，使用自动取样机在城市污水处理厂原污水进水运行点、厌氧运行点、二沉池运行点、好氧运行点和出水运行点各收集污水一个样品，将所得的5个污水样品进行初步过滤，去除污水中的细砂砾、污泥颗粒，然后分别放入转速为1200～1500r/min的离心机中离心20～30min；
(3)待上述离心完成后，得5个上清液样品，然后每隔2～3天在城市污水处理厂各运行点各收集一次样品，重复收集5～6次，经过滤，离心机分离后，得5～6组样品，对样品调节pH和温度，待调节完成后，用三维荧光光谱监测分析系统对每组的每个样品进行扫描，得每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图；
(4)将上述所得的每组每个样品的三维荧光光谱监测分析图转换成数据，控制三维荧光光谱监测分析系统的参数不变，将所有样品的三维荧光光谱监测数据组合成一个三维矩阵，建立模块，再通过自身系统的逐一排查与验证，确定该模块的最佳数据；
(5)待确定完成后，对模块各项数据进行计算，得类蛋白组分荧光(Ex为260～290nm，Em为300～350nm)，类腐植酸组分荧光(Ex为230～250nm，Em为400～500nm)，峰-类腐植酸组分(Ex/Em为237～260nm/400～510nm)，峰-类蛋白组分荧光(Ex/Em为340～350nm/370nm)，然后比较各运行点对应样品的类蛋白组分荧光数据和类腐植酸组分荧光数据，监测城市污水处理厂运行是否正常；
(6)若城市污水处理厂各运行点满足原污水进水运行点类蛋白组分荧光数据大于厌氧运行点类蛋白组分荧光数据，厌氧运行点类蛋白组分荧光数据大于二沉池运行点类蛋白组分荧光数据，二沉池运行点类蛋白组分荧光数据大于好氧运行点类蛋白组分荧光数据，好氧运行点类蛋白组分荧光数据大于出水运行点类蛋白组分荧光数据；
(7)同时满足原污水进水运行点类腐植酸组分荧光数据大于厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据，厌氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据，二沉池运行点类腐植酸组分荧光数据大于好氧运行点类腐植酸组分荧光数据，好氧运行点类腐植酸组分荧光数据大于出水运行点类腐植酸组分荧光数据，则测定所监测的城市污水厂运行正常，反之若不满足其中任一条件，则为运行不正常。
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Publications (1)
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| CN (1) | CN105277522A (zh) |
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| CN106018359A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 常州市排水管理处 | 一种污水厂水质监测预警方法及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160127 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |