[發(fā)明專利]廢水資源化處理關(guān)鍵過程產(chǎn)物在線檢測(cè)儀

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110000218.3
• 申請(qǐng)日: 2011-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN102175657A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚麗平;王俊波;鄧琥;武志翔;李占鋒;馬有良;王順利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G01N21/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢水資源化處理過程中關(guān)鍵產(chǎn)物的熒光在線檢測(cè)儀，特別是一種配有陣列式光源模塊、陣列式激發(fā)單色模塊、流通樣品池、陣列式發(fā)射單色模塊和陣列式探測(cè)模塊的熒光在線檢測(cè)儀器，屬于光電檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大部分化工、輕工和紡織印染等行業(yè)的廢水濃度高、有毒、有害、難生化降解、成分復(fù)雜，不同廢水中還含有如硝基苯、苯胺類、酚類等各種不同的生物毒害物質(zhì)，而且混合廢水的BOD₅/COD_cr很低(＜0.2)，遠(yuǎn)小于業(yè)界公認(rèn)的較難生化值0.3和不宜生化值0.25。

對(duì)于高濃度有機(jī)廢水中的綜合治理在我國(guó)一直未得到根本解決，特別是難生物降解的高濃度有機(jī)廢水的治理更為困難。國(guó)外從20世紀(jì)60年代開始研究高濃度有毒、有害化工廢水的治理工藝，已用于生產(chǎn)規(guī)模的主要有濕式氧化法、膜分離法、吸附法和焚燒法等。但是由于處理費(fèi)用較高(通常為15～30元/t，甚至更高)，國(guó)內(nèi)很少有企業(yè)采用。目前工廠企業(yè)排放出的高濃度有機(jī)廢水一般用兩類方法處理：一種是采用化學(xué)氧化和催化氧化為主的工藝；另一種是預(yù)處理提高可生化性后再采用生化處理。目前國(guó)內(nèi)還僅限于小流量高濃度難生化降解的廢水處理，其推廣應(yīng)用受到很大限制。生化法由于其經(jīng)濟(jì)、高效，一直以來在有機(jī)廢水的二級(jí)和深度處理中占有重要的地位，是廢水達(dá)標(biāo)排放的重要保障。生化法目前是國(guó)內(nèi)大多數(shù)高濃度有機(jī)廢水處理工程實(shí)踐中的必選方法，也只有生化法才能在組合工藝的末端，較經(jīng)濟(jì)的滿足我國(guó)目前“分散治理、達(dá)標(biāo)排放”所要求的較低排放濃度。

厭氧廢水處理是一種低成本的廢水生化處理技術(shù)，它又是把廢水處理和降解毒性物質(zhì)相結(jié)合的一種技術(shù)。厭氧生物處理是指在無溶解氧的條件下，通過厭氧微生物的作用，將污水中所含有的各種復(fù)雜有機(jī)物，如碳水化合物(糖)、脂肪、蛋白質(zhì)等經(jīng)厭氧分解轉(zhuǎn)化成無機(jī)物和少量的細(xì)產(chǎn)物(沼氣和水)，從而達(dá)到廢水處理和資源化的目的。這種技術(shù)有效、簡(jiǎn)單且費(fèi)用低廉，特別適合我國(guó)國(guó)情。厭氧生物處理技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的污水處理工藝，尤其在處理高濃度有機(jī)廢水方面取得了良好的效果。

生物反應(yīng)器在廢水厭氧降解過程中扮演著最重要的角色，反應(yīng)器的正常運(yùn)行是保證降解過程良好處理效果的前提，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。在廢水處理過程中，微生物會(huì)產(chǎn)生多種化合物，如色氨酸、核黃素以及輔酶等。它們的種類和濃度與微生物反應(yīng)過程、反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)有著密切的聯(lián)系。傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法難以實(shí)時(shí)反映反應(yīng)器的狀態(tài)，而電化學(xué)方法又需要頻繁校正。若能實(shí)現(xiàn)廢水生物處理反應(yīng)器的在線監(jiān)控，將大大提高廢水處理效率。

色氨酸、輔酶和核黃素在紫外或可見光的激發(fā)下，會(huì)產(chǎn)生出熒光，在熒光光譜圖上亦有其特征位置。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，蛋白熒光主要?dú)w因于其蛋白中色氨酸殘基的熒光，可以反映出水中蛋白濃度的變化。輔酶NADH在340nm的紫外光照射下會(huì)發(fā)出460nm的熒光，而其氧化態(tài)NAD⁺不具有熒光活性。NADH在氧化磷酸化的過程中會(huì)將電子傳遞給氧，自身被氧化成NAD⁺，同時(shí)生成ATP。在缺氧的狀態(tài)下，這一過程受到抑制，NADH不能夠通過氧化磷酸化的作用被氧化而出現(xiàn)積累。因此，當(dāng)反應(yīng)器從好氧狀態(tài)變化為厭氧狀態(tài)時(shí)，NADH熒光會(huì)出現(xiàn)突躍。這一特征可以被用來監(jiān)控生物反應(yīng)器的狀態(tài)變化。此外，核黃素是輔酶黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)中的熒光基團(tuán)，它在370nm或430nm的入射光激發(fā)下可以發(fā)射出520nm的熒光，NADH可以將氫傳遞給FMN或FAD而生成其還原型FMNH₂和FADH₂，而FMNH₂或FADH₂并沒有熒光活性。因此，核黃素的熒光變化顯示了FMN或FAD濃度的變化。上述熒光變化讓我們能夠洞察三羧酸循環(huán)，通過色氨酸、核黃素和輔酶濃度的變化反映反應(yīng)器是否出現(xiàn)異常，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間、底物濃度和溫度的變化，建立熒光物質(zhì)濃度變化與反應(yīng)器操作參數(shù)之間的響應(yīng)關(guān)系，明確其中的生物反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法需要取樣后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定需要時(shí)間長(zhǎng)、需要消耗化學(xué)試劑、可能造成二次污染。熒光光譜能有效地對(duì)廢水厭氧降解過程中色氨酸、核黃素和輔酶進(jìn)行多組分同時(shí)定性定量檢測(cè)，但實(shí)驗(yàn)室常規(guī)熒光光譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本昂貴、使用條件苛刻、維護(hù)費(fèi)用高、光譜解析速度慢，無法應(yīng)用于在線檢測(cè)。而廢水資源化處理關(guān)鍵過程產(chǎn)物在線檢測(cè)儀能對(duì)廢水資源化處理關(guān)鍵過程產(chǎn)物進(jìn)行直接、在線、實(shí)時(shí)、非接觸檢測(cè)，不消耗試劑。

發(fā)明內(nèi)容