[發明專利]基于高分辨率質譜的污水廠含氮有機物去除效果評價方法

有效

• 申請號: 202011216523.1
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112150044B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 胡海冬;廖可薇;王瑾豐;吳兵;任洪強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發明公開了一種基于高分辨率質譜的污水廠含氮有機物去除效果評價方法，屬于污水處理技術領域，所述評價方法包括以下步驟：(1)進行污水樣品預處理，利用固相萃取法富集污水樣品中的含氮有機物；(2)采用傅里葉變換離子回旋共振質譜儀進行污水樣品中含氮有機物的分析檢測；(3)根據步驟(2)所得的含氮有機物譜圖構建含氮有機物響應峰的截面數據集，并采用無監督特征降維分析技術進行含氮有機物去除效果的計算與排序；(4)通過排序結果評估污水處理廠含氮有機物的去除效果。本發明提出的評價方法具有評估結果整體性強、一致性高等優點，可用于多個污水處理廠處理效果的綜合對比評估。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，更具體地說，涉及一種基于高分辨率質譜的污水廠含氮有機物去除效果評價方法。

背景技術

污水處理廠中含氮有機物指各類含有氮元素官能團的有機化合物，包括溶解性含氮有機物、膠體含氮有機物、顆粒態含氮有機物。在污水處理過程中，膠體含氮有機物和顆粒態含氮有機物可通過水解等作用去除，或轉化為溶解性含氮有機物，導致溶解性含氮有機物成為污水處理過程中主要的含氮有機物。溶解性含氮有機物廣泛地存在于污水處理的過程中，是污水中主要的有機物之一，其種類繁多、組成成分復雜，主要包括氨基酸類、胺類、嘌呤類、腈類、嘧啶類和硝基類等有機化合物。現有研究表明污水處理廠中的溶解性含氮有機物可引發深度處理過程中的膜污染問題，并且，溶解性含氮有機物是具有高致癌性含氮消毒副產物的主要前體物，溶解性含氮有機物的去除效果可影響污水處理廠的污水處理能力及其出水水質。因此，評估污水處理廠中以溶解性含氮有機物為主的含氮有機物去除效果對穩定污水處理廠的運行及保證出水水質具有重要作用。

盡管人們已逐步認識到污水處理廠中含氮有機物的重要性及評價含氮有機物去除效果的必要性，但是目前污水廠含氮有機物去除效果的評價方法仍存在許多問題。現有評價方法多是以污水處理廠出水中含氮有機物的宏觀濃度為評價指標，該評價方法過于單一，往往依靠宏觀濃度的變化考察污水處理廠含氮有機物的去除效果。污水處理廠的含氮有機物包含各類性質不同的含氮有機物分子，僅僅通過單一宏觀濃度替代各含氮有機物分子進行污水處理能力的評估，忽略了含氮有機物成分復雜的特性，導致物質變化、污染物組成的重要信息大量丟失。更關鍵的是，現有的評價體系局限于污水處理廠的單一工藝單元的含氮有機物去除效果對比，鮮少依據污水處理廠的全流程含氮有機物去除效果進行全面、綜合、動態的對比，導致評估結果缺乏整體性與一致性。針對此類問題，國內外學者展開了大量研究，建立了多種污水處理廠污水處理能力的評估體系。中國專利申請號CN201711084885.8，公開了一種以特征污染物溯源分析為指導的污水處理評估方法及裝置，采用超高效液相色譜-電場軌道阱質譜聯用設備表征污水處理廠各工藝流程的有機污染物，根據有機污染物的多級質譜譜圖建立特征污染物指紋圖譜庫、評估在關鍵工藝單元的污水處理能力，該方法雖然可以確定污水處理廠中包括含氮有機物在內的各類有機污染物分子層面的沿程去除效果，但是，在進行多個污水處理廠之間含氮有機物的去除效果評價時，該方法缺乏整體性以及可比性，難以實現基于多個污水處理廠及沿程各處理單元含氮有機物去除效果更為整體、科學的比較與評價。更重要的是，該方法使用的電場軌道阱質譜儀的分辨率有限，針對水質復雜、含氮有機物組分繁多的真實污水，電場軌道阱質譜儀對于其中質核比相差較小的離子分辨能力較差，不能達到更高的含氮有機物表征的需求。因此，污水處理廠含氮有機物去除效果的準確、全面、整體評估受到限制。

發明內容

本發明的目的是要解決在現有污水處理廠含氮有機物的去除效果評價方法中，存在的可比性低、整體性差、評估結果差異性大、評估流程繁雜的問題，進而提供基于高分辨率質譜的污水廠含氮有機物去除效果評價方法。

本發明所采用的技術方案如下：基于高分辨率質譜的污水廠含氮有機物去除效果評價方法，是利用高分辨率質譜、無監督特征降維分析技術建立的污水處理廠各工藝段含氮有機物去除效果的評價方法，具體建立步驟為：

(a)使用固相萃取小柱對預處理后的污水處理廠污水樣品中的含氮有機物進行富集，經過柱活化、上樣、柱淋洗、柱洗脫將污水樣品中的含氮有機物與基底、干擾物進行分離，得到污水中的含氮有機物；