[发明专利]一种基于OUR的污水毒性实时预警系统及其使用方法

权利要求书

1.一种基于OUR的污水毒性实时预警系统，其特征是，包括污水过滤器（1）、污水泵（2）、曝气池（3）、曝气装置、2个密闭反应池（6）、丝状菌生物凝胶（7）、菌胶团生物凝胶（8）、2个DO电极探头（9）、PLC控制预警系统（10）以及出水口（11），所述污水过滤器（1）进水口与预处理系统和生化池连接管道上的取水口相连，所述污水泵（2）一端与所述污水过滤器（1）连接，另一端与所述曝气池（3）进水口连接，所述曝气池（3）内设有所述曝气装置，所述曝气池（3）出水口与所有所述密闭反应池（10）连接，所述丝状菌生物凝胶（7）以及所述菌胶团生物凝胶（8）分别放置在不同的所述密闭反应池（6）内，每个所述密闭反应池（6）内分别放置一个所述DO电极探头（9），所有所述DO电极探头（9）均与所述PLC控制预警系统（10）连接，所有所述密闭反应池（6）的出水口（11）与所述预处理系统连接；

所述丝状菌生物凝胶（7）以及所述菌胶团生物凝胶（8）制备方法如下：

对污水处理厂中活性污泥中丝状菌/菌胶团进行富集培养、分离纯化和鉴定；

将培养好的1600-2000 mL的丝状菌/菌胶团悬浊液在5000-7500 r/min的转速下离心5-10 min，倒出上清液，然后加入6-10 mL pH7.0的缓冲液；

称量8-10 g聚乙烯醇，0.6-0.8g海藻酸钠，40-50 g CaCl₂以及1.0-1.4 g NaNO₃ ，加入50-60 mL无氨水，加热搅拌到完全溶解；

将冷却的混合液和丝状菌/菌胶团浓缩液按1:1体积混合，倒入模具中避光静置1 -1.5h，把膜取出用无氨水清洗两次，即可；

将制备好的丝状菌生物凝胶（7）以及所述菌胶团生物凝胶（8）用缓冲液润湿后分别置于不同的所述密闭反应池（6）底部。

2.根据权利要求1所述的一种基于OUR的污水毒性实时预警系统，其特征是，所述丝状菌包括微丝菌、诺卡氏菌、Type0041、Type0092、Type021N型，所述菌胶团包括生枝动胶菌、蜡状芽孢杆菌、黄杆菌属、放线形诺卡氏菌、中间埃希氏菌、假单胞菌属、酵母菌。

3.根据权利要求1所述的一种基于OUR的污水毒性实时预警系统使用方法，其特征是，包括以下步骤：

启动所述污水泵（2），从预处理系统和生化池连接管道上的取水口抽取经过预处理即将进入生化池的污水，污水先经过所述污水过滤器（1），用于去除污水中含有的杂质，然后进入所述曝气池（3）内，对污水进行预曝气，用于消除污水中的溶解氧变化对丝状菌和菌胶团的呼吸速率的影响；

经过预曝气的污水从所述曝气池（3）的出口进入不同的所述密闭反应池（6），当达到预设的污水量时，关闭所有所述密闭反应池（6）的进口，将制备好的所述丝状菌生物凝胶（7）以及所述菌胶团生物凝胶（8）分别置于不同的所述密闭反应池（6）底部，丝状菌/菌胶团利用污水中的DO和营养物进行代谢呼吸作用；

设置在每个所述密闭反应池（6）内的所述DO电极探头（9）将在反应开始和反应结束时测得的DO值D₀和D₁的数据传输给所述PLC控制预警系统（10），所述PLC控制预警系统（10）根据预设的控制程序计算出丝状菌以及菌胶团的呼吸速率进行实时比较分析，判断是否报警和报警的级别；

将2个所述密闭反应池（6）出水口（10）打开，将污水回流至所述预处理系统中。

4.根据权利要求3所述的一种基于OUR的污水毒性实时预警系统使用方法，其特征是，所述PLC控制预警系统（10）预设的控制程序具体步骤为：

将所述DO电极探头测得的DO数据，根据预设的公式，OUR =（D₀ - D₁）/ T，其中OUR为微生物在时间T内的呼吸速率，分别计算出丝状菌和菌胶团的呼吸速率OUR₁和OUR₂；

根据前期实验，设定进入正常污水时丝状菌的正常呼吸速率为OURs，菌胶团的正常呼吸速率为OUR_J ，根据公式计算丝状菌/菌胶团的实时呼吸速率的抑制率 Ps 和 P_J ，其中负数代表促进率，其公式分别为 Ps=（OURs-OUR₁）/ OURs，P_J=（OUR_J-OUR₂ ）/OUR_J；

根据对丝状菌/菌胶团呼吸速率和其抑制率的比较和分析，设置下列预警级别：

a.当 | Ps |＜10% ，| P_J |＜10% ，不报警，说明此时污水厂的进水没有波动；

b.当 Ps＞35% ，P_J＞35% ，发出报警一，说明污水中生物毒性很强，对活性污泥会带来破坏性冲击，应立即停止污水进入生化反应池，避免造成活性污泥系统的崩溃；

c.当 Ps＜﹣10% ，P_J＜﹣10% ，发出报警二，说明污水负荷过高，需要增加曝气量或者延长污水在生化池的停留时间；

d.除a、b、c的其他情况下，当Ps－P_J ＞25% ，发出报警三，说明污水对丝状菌的抑制更强，活性污泥中的菌胶团会占据优势，导致活性污泥松散脆弱，絮体易破碎形成针状絮凝体污泥或发生非丝状菌膨胀，处理水质不达标，需分析原因改变相关运行工艺，投加药剂来解决问题；

e.除a、b、c的其他情况下，当P_J－Ps ＞25% ，发出报警四，说明污水对菌胶团的抑制更强，活性污泥中的丝状菌会占据优势，导致活性污泥膨胀，絮体沉降性能变差，处理水质不达标，需分析原因改变相关运行工艺，投加絮凝剂和药剂来解决问题；

f.当 | Ps－P_J | ＜25% ，发出报警五，污水对丝状菌和菌胶团的呼吸速率有一定影响，对丝状菌和菌胶团的平衡有一定影响，需要密切关注防止情况恶化。