CN110204142A - 一种生物协同水质检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物协同水质检测系统，其特征在于通过生物检测与水质检测，确定指示指标以及有效范围，并根据生产运行情况对有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况，保证给水系统总体安全。该工艺的优点在于能够兼顾生物安全性和化学稳定性，并且通过试运行过程中的验证和调整，确定生产过程中的指示环节，既能保证给水系统总体安全，又能兼顾降低成本。

Description

一种生物协同水质检测系统及其检测方法

技术领域

本发明为给水工程中涉及的一种应用生物检测分析协同常规水质检测的系统，具体地说是一种应用生物检测与分析协同常规水质分析来检测处理工艺生物安全性和化学稳定性的检测系统。针对原水水质变化，尤其是季节性变化较大的源水或存在水库水和河道水切换的水源，通过生物检测与水质检测，确定指示环节、指示指标以及有效范围，并根据生产运行情况对有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况。

背景技术

城市自来水厂的进水中含有多种有机物和无机物，地表水源在水源切换或季节变换时易受流量和水温等因素变化，造成原水水质发生较大变化，影响水厂出水水质，尤其在生物安全性和化学稳定性方面产生有一定风险，成为城市自来水厂运行过程中必须解决的问题。

目前，自来水厂一般原水水质变化、水源切换或季节变换时，由于运行工况变化极易造成出厂水水质下降，导致供水系统的生物安全性和化学稳定性下降，往往需要水厂工艺运行参数和加药种类数量做相应调整。上述措施的主要缺点是反应时间较长，药剂量有所增加，水厂出水能力受到一定限制，更重要的是期间的生物安全性和化学稳定性无法评判，已成为影响给水系统总体安全的技术难题。一般水厂常采用化学检测的方法，对水处理各阶段的水质进行检测，检测工作量很大，且只能解决化学稳定性的问题；生物安全性需依靠生物检测来完成，但由于费用较高，不但无法全流程检测，而且无法作为每日常规检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物协同水质检测系统，能够兼顾生物安全性和化学稳定性，保证给水系统总体安全。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种生物协同水质检测系统，该检测系统设置于净水系统中，净水系统各个环节设置初始生物检测与水质检测点，其特征在于在试运行阶段对净水系统各个处理环节同步进行生物检测与水质检测，然后对生物检测与水质检测的数据进行分析后筛选出那些生物环境和化学环境产生突变的处理环节，确定指示环节和指示指标，并根据设计参数和运行情况确定指示指标的有效范围，在试运行的过程中不断对指示指标的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数,在正式运行过程中，用所述运行工况参数指导生产。

根据本发明的一个实施例，净水系统包括依次连接的取水泵房、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池、均质翻板砂滤池、清水池和送水泵房，原水经过取水泵房提升后进入生物接触氧化池，然后依次进入中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池和均质翻板砂滤池进行处理，然后进入清水池进行储存，由送水泵房按需从清水库取水提升后送入配水管网；在取水泵房出水端投加复合高锰酸盐，在生物接触氧化池内加空气，在中置式高密度沉淀池前加矾、絮凝剂和粉末活性炭，在臭氧接触池内加臭氧O₃，在清水池前加氯；在净水系统的原水、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池池内与出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池池内与出水端、均质翻板砂滤池池内与出水端、送水泵房出水端分别设置初始生物检测与水质检测点；经过采样分析发现，生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池和均质翻板砂滤池前后生物环境和化学环境差异较大，有突变的迹象，以原水、中置式高密度沉淀池出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池出水端以及送水泵房出水端作为指示环节，以军团菌和分支杆菌作为生物指示指标，选取氨氮和COD_Mn作为水质指示指标，按照初步实测结果确定指标有效范围，在试运行的过程中不断对军团菌、分支杆菌、氨氮和COD_Mn的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数对应的安全前置范围以指导生产，保证给水系统总体安全。

进一步地，最终出水氨氮的安全值不超过0.1mg/l，COD_Mn的安全值不超过1.8mg/l。

本发明的另一目的是提供一种生物协同水质检测方法，能够兼顾生物安全性和化学稳定性，保证给水系统总体安全。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种生物协同水质检测方法，包括以下步骤：a、初步检测，先在净水系统的各个处理环节同时设置生物检测点和水质检测点，同步进行生物检测与水质检测，筛选出那些生物环境和化学环境产生突变的处理环节，确定指示环节和指示指标；b、根据初步实测结果确定指示指标的有效范围, 在试运行的过程中不断对指示指标的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数；c、在正式运行过程中，只检测指示环节的指示指标，并用所述运行工况参数指导生产。

进一步地，所述净水系统包括依次连接的取水泵房、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池、均质翻板砂滤池、清水池和送水泵房，原水经过取水泵房提升后进入生物接触氧化池，然后依次进入中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池和均质翻板砂滤池进行处理，然后进入清水池进行储存，由送水泵房按需从清水库取水提升后送入配水管网；在取水泵房出水端投加复合高锰酸盐，在生物接触氧化池内加空气，在中置式高密度沉淀池前加矾、絮凝剂和粉末活性炭，在臭氧接触池内加臭氧O₃，在清水池前加氯；在净水系统的原水、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池池内与出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池池内与出水端、均质翻板砂滤池池内与出水端、送水泵房出水端分别设置初始生物检测与水质检测点；步骤a中，经过采样分析发现，生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池和均质翻板砂滤池前后生物环境和化学环境差异较大，有突变的迹象，以原水、中置式高密度沉淀池出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池出水端以及送水泵房出水端作为指示环节；步骤b中，确定指示环节后，指示环节进行检测，以军团菌和分支杆菌作为生物指示指标，选取氨氮和COD_Mn作为水质指示指标，按照初步实测结果确定指标有效范围，在试运行的过程中不断对军团菌、分支杆菌、氨氮和COD_Mn的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数对应的安全前置范围；步骤c中，只检测指示环节的指示指标，并根据步骤b中的安全前置范围指导生产。

进一步地，步骤a中，采样分析的方法采用PCA分析方法。

本发明的生物协同水质检测系统适合于原水水质变化，尤其是季节性变化较大的源水或存在水库水和河道水切换的水源，通过生物检测与水质检测，确定指示环节、指示指标以及有效范围，并根据生产运行情况对有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数以指导生产，保证给水系统总体安全。该工艺的优点在于能够兼顾生物安全性和化学稳定性，并且通过试运行过程中的验证和调整，确定生产过程中的指示环节，既能保证给水系统总体安全，又能兼顾降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的净水处理工艺示意图。

图2为本发明实施例的取样点布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明为一种生物协同水质检测系统，其给水净水工艺包括：原水1经过取水泵房2提升后进入生物接触氧化池3，然后依次进入中置式高密度沉淀池4、臭氧接触池5、活性炭翻板滤池6和均质翻板砂滤池7进行处理，然后进入清水池8进行储存，由送水泵房9按需从清水库8取水提升后送入配水管网10。在取水泵房2出水投加复合高锰酸盐，在生物接触氧化池3内加空气，在中置式高密度沉淀池4前加矾、絮凝剂和粉末活性炭，在臭氧接触池内加臭氧O₃，在清水池8前加氯。在净水系统的原水1、生物接触氧化池内18、中置式高密度沉淀池池内19与出水20、臭氧接触池出水端21、活性炭翻板滤池池内部22与出水端23、均质翻板砂滤池池内部24与出水端25、送水泵房出水端26分别设置生物检测与水质检测点。经过PCA分析发现原水1、中置式高密度沉淀池出水端20、臭氧接触池出水端21、活性炭翻板滤池出水23以及送水泵房出水端26可作为指示环节，同时发现该工艺流程中，军团菌和分支杆菌的数量变化与生物处理的效果对应性较好，氨氮和COD_Mn为常规检测指标与工艺的物化处理效果对应性较好。确定指示环节后，正式生产只针对指示环节进行检测，军团菌和分支杆菌作为生物指示指标，选取氨氮和COD_Mn作为水质指示指标，按照初步实测结果确定指标有效范围。监测指标中氨氮和COD_Mn为常规水厂检测项，可作为每日检测内容，从目前实测结果看，送水泵房出水端26氨氮的安全值不超过0.1mg/l，COD_Mn的安全值不超过1.8mg/l，军团菌、分支杆菌不应检出。在试运行的过程中不断对指示环节的军团菌、分支杆菌、氨氮和COD_Mn的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数对应的安全前置范围以指导生产，保证给水净水系统总体安全。

其中PCA分析 (Principal Component Analysis)，即主成分分析，是一种对数据进行简化分析的技术，这种方法可以有效的找出数据中最“主要”的元素和结构，去除噪音和冗余，将原有的复杂数据降维，揭示隐藏在复杂数据背后的简单结构。其优点是简单且无参数限制。通过分析不同样本OTU（97%相似性）组成可以反映样本间的差异和距离，PCA运用方差分解，将多组数据的差异反映在二维坐标图上，坐标轴取能够最大反映方差值的两个特征值。如样本组成越相似，反映在PCA图中的距离越近。不同环境间的样本可能表现出分散和聚集的分布情况，PCA结果中对样本差异性解释度最高的两个或三个成分可以用于对假设因素进行验证。该分析方法为现有技术，在此不再赘述。

其中中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池和均质翻板砂滤池均为现有技术，不再详述。

Claims (6)

1.一种生物协同水质检测系统，该检测系统设置于净水系统中，净水系统各个环节设置初始生物检测点与水质检测点，其特征在于在试运行阶段对净水系统各个处理环节同步进行生物检测与水质检测，然后对生物检测与水质检测的数据进行分析后筛选出那些生物环境和化学环境产生突变的处理环节，确定指示环节和指示指标，并根据设计参数和运行情况确定指示指标的有效范围，在试运行的过程中不断对指示指标的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数,在正式运行过程中，只检测指示环节的指示指标，并用所述运行工况参数指导生产。

2.如权利要求1所述的生物协同水质检测系统，其特征在于其净水系统包括依次连接的取水泵房、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池、均质翻板砂滤池、清水池和送水泵房，原水经过取水泵房提升后进入生物接触氧化池，然后依次进入中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池和均质翻板砂滤池进行处理，然后进入清水池进行储存，由送水泵房按需从清水库取水提升后送入配水管网；在取水泵房出水端投加复合高锰酸盐，在生物接触氧化池内加空气，在中置式高密度沉淀池前加矾、絮凝剂和粉末活性炭，在臭氧接触池内加臭氧O₃，在清水池前加氯；

在净水系统的原水、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池池内与出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池池内与出水端、均质翻板砂滤池池内与出水端、送水泵房出水端分别设置初始生物检测与水质检测点；

经过采样分析发现，生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池和均质翻板砂滤池前后生物环境和化学环境差异较大，有突变的迹象，以原水、中置式高密度沉淀池出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池出水端以及送水泵房出水端作为指示环节，以军团菌和分支杆菌作为生物指示指标，选取氨氮和COD_Mn作为水质指示指标，按照初步实测结果确定指标有效范围，在试运行的过程中不断对军团菌、分支杆菌、氨氮和COD_Mn的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数对应的安全前置范围以指导生产，保证给水系统总体安全。

3.如权利要求2所述的生物协同水质检测系统，其特征在于送水泵房出水端氨氮的安全值不超过0.1mg/l，COD_Mn的安全值不超过1.8mg/l。

4.一种生物协同水质检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：a、初步检测，先在净水系统的各个处理环节同时设置生物检测点和水质检测点，同步进行生物检测与水质检测，筛选出那些生物环境和化学环境产生突变的处理环节，确定指示环节和指示指标；b、根据初步实测结果确定指示指标的有效范围, 在试运行的过程中不断对指示指标的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数；c、在正式运行过程中，只针对指示环节进行检测，用所述运行工况参数指导生产。

5.如权利要求4所述的生物协同水质检测方法，其特征在于所述净水系统包括依次连接的取水泵房、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池、均质翻板砂滤池、清水池和送水泵房，原水经过取水泵房提升后进入生物接触氧化池，然后依次进入中置式高密度沉淀池、臭氧接触池、活性炭翻板滤池和均质翻板砂滤池进行处理，然后进入清水池进行储存，由送水泵房按需从清水库取水提升后送入配水管网；在取水泵房出水端投加复合高锰酸盐，在生物接触氧化池内加空气，在中置式高密度沉淀池前加矾、絮凝剂和粉末活性炭，在臭氧接触池内加臭氧O₃，在清水池前加氯；在净水系统的原水、生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池池内与出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池池内与出水端、均质翻板砂滤池池内与出水端、送水泵房出水端分别设置初始生物检测与水质检测点；

步骤a中，经过采样分析发现，生物接触氧化池、中置式高密度沉淀池、臭氧接触池和均质翻板砂滤池前后生物环境和化学环境差异较大，有突变的迹象，以原水、中置式高密度沉淀池出水端、臭氧接触池出水端、活性炭翻板滤池出水端以及送水泵房出水端作为指示环节；

步骤b中，针对指示环节，以军团菌和分支杆菌作为生物指示指标，选取氨氮和COD_Mn作为水质指示指标，按照初步实测结果确定指标有效范围，在试运行的过程中不断对军团菌、分支杆菌、氨氮和COD_Mn的有效范围进行验证与调整，总结不同季节不同水质的运行工况参数对应的安全前置范围；

步骤c中，根据步骤b中的安全前置范围指导生产。

6.如权利要求5所述的生物协同水质检测方法，其特征在于步骤a中，采样分析的方法采用PCA分析方法。