申请日2019.01.17
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号C02F3/32
摘要
本发明公开了一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的装置、系统及方法，所述装置包括进水管、用于构建微型水生态装置的缸体、光源、水质在线监测装置、监控摄像头、毒性监测网箱、溢流槽以及出水管;进水管连接所述缸体，用于将待监测的水引入所述缸体;光源设置在所述缸体上方，用于模拟日光对水体进行光照;水质在线监测装置设置为用于检测所述水体的水质参数;毒性监测网箱设置在所述缸体的内部，用于放养作为标靶生物的水生动物;监控摄像头设置在所述毒性监测网箱的上方，用于实时监控水生动物的存活状态;溢流槽设置在缸体的上部，出水管通过所述溢流槽而与所述缸体连通，用于排水并保持所述水体的体积基本恒定。
权利要求书
1.一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的装置，其特征在于，包括：
进水管(4)、用于构建微型水生态装置的缸体(6)、光源(9)、水质在线监测装置(11)、监控摄像头(14)、毒性监测网箱(15)、溢流槽(16)以及出水管(17);
其中，所述进水管(4)连接所述缸体(6)，用于将待监测的水引入所述缸体(6);所述光源(9)设置在所述缸体(6)上方，用于模拟日光对水体进行光照;所述水质在线监测装置(11)设置为用于检测所述水体的水质参数;所述毒性监测网箱(15)设置在所述缸体(6)的内部，用于放养作为标靶生物的水生动物;所述监控摄像头(14)设置在所述毒性监测网箱(15)的上方，用于实时监控水生动物的存活状态;所述溢流槽(16)设置在缸体(6)的上部，所述出水管(17)通过所述溢流槽(16)而与所述缸体(6)连通，用于排水并保持所述水体的体积基本恒定。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括进水蓄水缸(1)、污泥过滤器(2)以及抽水泵(3)，所述进水蓄水缸(1)用于存储待监测的水，所述污泥过滤器(2)设置在所述进水蓄水缸(1)之中，并且依次连接抽水泵(3)和进水管(4)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括缸体架(7)以及灯架(8)，所述缸体(6)设置在所述缸体架(7)上，所述灯架(8)支撑在所述缸体架(7)上，用于固定所述光源(9);所述监控摄像头(14)固定在所述灯架(8)上。
4.一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的系统，其特征在于，所述系统包括根据权利要求1-3中任一项所述的装置以及在所述缸体(6)的水体中形成的微型水生态系统，所述微型水生态系统包括水草泥(110)、水生植物(111，112)以及水生动物，所述水生动物包括用作指示综合生态毒性的标靶生物(113)。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述标靶生物选自斑马鱼、青鳉鱼、稀有鮈鲫、鲫鱼以及大型溞。
6.一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的方法，包括：
步骤A：在缸体(6)中构建基于待监测的水的建微型水生态系统;
步骤B：在一定的时间之后，检测微型水生态系统中的标靶生物(113)的毒性指标;
步骤C：利用检测值来判断达标污废水综合生态毒性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤A包括：
在缸体中植入水草泥(110)，引入一定的待监测的水，然后种植沉水矮生型水草种子;
利用人工光源(9)模拟日照，使得水草种子发芽、长出幼苗并形成沉水植物类群;
在水草泥110上种植挺水植物;以及
向缸体6中内持续注水以维持进水出水的动态平衡，并在缸体6中放入水生动物，所述水生动物包括用作指示综合生态毒性的标靶生物(113)，所述标靶生物(113)还放置在缸体6中的毒性监测网箱(15)中，由此构建微型水生态系统。
8.根据权利要求6所述的方法，其中步骤B包括：
利用水质在线监测装置(11)检测水质参数;
利用监控摄像头(14)监测设置在所述毒性监测网箱(15)中的所述标靶生物(113)的存活状态;以及
测定标靶生物(113)体内的毒性指标值。
9.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(C)包括：
利用检测的毒性指标值与标准值进行比较或者利用实验组的检测的毒性指标值与对照组的毒性指标值进行比较，由此来判断达标污废水综合生态毒性，其中对照组与实验组的区别在于利用自来水或地表水环境质量标准中I或II类水来替代待监测的水。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述标靶生物(113)选自斑马鱼、青鳉鱼、稀有鮈鲫、鲫鱼以及大型溞。
说明书
一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的装置、系统和方法
技术领域
本发明涉及环境水质监测技术领域，尤其是涉及一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的装置、系统和方法。
背景技术
工业化和城镇化的快速发展产生了大量的工业及生活污废水，废水中含有各种类型污染物，其毒性影响值得关注。
目前，废水的毒性监测以理化指标分析和生物急性毒性监测为主，传统的理化分析能在有限条件下检测水体中毒性化学物质的种类和浓度，但现有技术尚不能鉴定出水体中所有种类的毒性污染物;生物毒性监测能够直观反映污染物的环境生态效应，但目前仅以少数水生生物的急性毒性监测为主，而且往往采用的是基于实验室内严格可控条件下的单一已知污染物毒性测试方法，无法反应复合污染物的毒性效应，因为排入受纳水体的污染物有可能在水生态系统中发生诸如协同、拮抗、叠加等综合反应，产生复合毒性。
针对高浓度毒性污染物研发的急性毒性监测方法和监测装置已经得到大量研发，此类装置或方法一般适用于水体中发生诸如有毒危险品泄露或人为投毒等水体污染突发事件，且受试水生动物往往出现异常活动或短时间内大量死亡，通过此类监测方法或装置能够很直观地反映水质突然遭受的污染事件。但众所周知，经污水处理厂处理达标后排放的各类污废水，包含较低浓度已知污染物及大量未知污染物等，废水中低浓度已知污染物长期暴露产生的慢性毒性及其与未知污染物复合产生的综合毒性效应尚缺乏探究，然而针对该条件下的污染物综合生态毒性研究方法和装置未见报道。
因此，需要新的技术以至少部分解决现有技术中存在的局限。
发明内容
本发明旨在克服现有水质生物监测方法和装置没有构造仿造自然条件的水生态系统、无法长期监测低浓度污染物的毒性效应、且需要定期更换受试生物及需要长期给受试生物投喂食物等缺陷，从而提出了一种新的基于微型水生生态系统的达标排放污废水综合生态毒性监测的方法和现场装置。
根据本发明的一方面，提供一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的装置，包括：
进水管4、用于构建微型水生态装置的缸体6、光源9、水质在线监测装置11、监控摄像头14、毒性监测网箱15、溢流槽 16以及出水管17;
其中，所述进水管4连接所述缸体6，用于将待监测的水引入所述缸体6;所述光源9设置在所述缸体6上方，用于模拟日光对水体进行光照;所述水质在线监测装置11设置为用于检测所述水体的水质参数;所述毒性监测网箱15设置在所述缸体6的内部，用于放养作为标靶生物的水生动物;所述监控摄像头14 设置在所述毒性监测网箱15的上方，用于实时监控水生动物的存活状态;所述溢流槽16设置在缸体6的上部，所述出水管17 通过所述溢流槽16而与所述缸体6连通，用于排水并保持所述水体的体积基本恒定。
优选地，所述装置还包括进水蓄水缸1、污泥过滤器2以及抽水泵3，所述进水蓄水缸1用于存储待监测的水，所述污泥过滤器2设置在所述进水蓄水缸1之中，并且依次连接抽水泵3和进水管4。
优选地，所述装置还包括缸体架7以及灯架8，所述缸体6 设置在所述缸体架7上，所述灯架8支撑在所述缸体架7上，用于固定所述光源9;所述监控摄像头14固定在所述灯架8上。
优选地，所述装置还包括定时器10，用于控制所述光源9 的光照时间。
优选地，所述装置还包括循环水蓄水缸18以及循环水管 23，所述循环水蓄水缸18连接所述出水管17，用于容纳所述缸体6排出的水;循环水管23连接所述进水管4，用于将循环水蓄水缸18中的水循环引入所述缸体6中。
优选地，所述装置还包括设置在所述循环水蓄水缸18侧壁上部的循环水缸排水管19。
优选地，所述装置还包括循环水缸过滤器21以及循环水泵 22，所述循环水泵22设置在所述循环水蓄水缸18之中，并且依次连接抽所述循环水泵22和所述循环水管23。
优选地，所述装置还包括设置在所述进水管4上的进水流量调节阀5。
根据本发明的另一方面，提供一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的系统，其中所述系统包括根据本发明所述的装置以及在所述缸体6的水体中形成的微型水生态系统，所述微型水生态系统包括水草泥110、水生植物(111，112)以及水生动物，所述水生动物包括用作指示综合生态毒性的标靶生物 113。
优选地，其中所述标靶生物选自斑马鱼、青鳉鱼、稀有鮈鲫、鲫鱼以及大型溞。
优选地，其中所述水生植物选自迷你对叶水草、小对叶水草、宫廷草、金鱼藻、羊角月芽藻。
优选地，其中所述水生动物还包括选自河虾114和田螺115 中至少之一。
根据本发明又一方面，提供一种用于长期监测达标污废水综合生态毒性的方法，包括：
步骤A：在缸体6中构建基于待监测的水的建微型水生态系统;
步骤B：在一定的时间之后，检测微型水生态系统中的标靶生物113的毒性指标;
步骤C：利用检测值来判断达标污废水综合生态毒性。
优选地，其中步骤A包括：
在缸体中植入水草泥110，引入一定的待监测的水，然后种植沉水矮生型水草种子;
利用人工光源9模拟日照，使得水草种子发芽、长出幼苗并形成沉水植物类群;
在水草泥110上种植挺水植物;以及
向缸体6中内持续注水以维持进水出水的动态平衡，并在缸体6中放入水生动物，所述水生动物包括用作指示综合生态毒性的标靶生物113，所述标靶生物113还放置在缸体6中的毒性监测网箱15中，由此构建微型水生态系统。
优选地，其中步骤B包括：
利用水质在线监测装置11检测水质参数;
利用监控摄像头14监测设置在所述毒性监测网箱15中的所述标靶生物113的存活状态;以及
测定标靶生物113体内的毒性指标值。
优选地，其中步骤C包括：
利用检测的毒性指标值与标准值进行比较或者利用实验组的检测的毒性指标值与对照组的毒性指标值进行比较，由此来判断达标污废水综合生态毒性，其中对照组与实验组的区别在于利用自来水或地表水环境质量标准中I或II类水来替代待监测的水。
优选地，其中所述标靶生物113选自斑马鱼、青鳉鱼、稀有鮈鲫、鲫鱼以及大型溞。
优选地，其中所述毒性指标选自死亡率、重金属含量、肌肉组织中超氧化物歧化酶SOD活性、肌肉组织中过氧化物酶 POD活性以及肌肉组织中丙二醛MDA含量。
优选地，其中所述沉水矮生型水草选自迷你对叶水草、小对叶水草，所述挺水植物选自宫廷草、金鱼藻、羊角月芽藻;所述水生动物动物还包括选自河虾114和田螺115中至少之一。
优选地，其中所述向缸体6中内持续注水以维持进水出水的动态平衡包括利用循环装置使得缸体6中的水进行循环。
本发明通过构建微型水生态实验系统，模拟出自然受纳水体，微型水生态系统及毒性监测网箱中的水生生物通过对污染物毒性敏感响应及毒性物质积累特征来对水体进行长期监测，极大的方便了后续工作人员的研究与分析，最终通过上述方式，能够使达标排放污废水连续进入到微型水生态系统缸体内，从而实现了达标排放污废水的实时和长期综合生态毒性监测。
