一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法，属于水质检测技术领域。其包括三维荧光光谱数据采集及处理和印染废水可生化性评估模型建立。行业废水由于生产工艺相似，往往具有相类似的光谱特征，本发明专利技术通过三维荧光数据与BOD5/COD之间相关性分析，完善行业废水光谱特征与可生化性的潜在联系，建立一种基于三维荧光光谱分析评估废水可生化性的方法。本方法整个检测过程不需要额外试剂，不受菌种限制，不仅半小时内可以得到检测结果，还可以根据荧光光谱分析水质组分变化，指导工程应用。指导工程应用。指导工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法


[0001]本专利技术属于水质检测
，具体涉及一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法。

技术介绍

[0002]当前污水处理技术仍然以生化处理为主，采用生物处理，废水的可生化性是必须要考虑的因素。BOD5/COD是衡量废水可生化性的主要指标，BOD5/COD数值越高，可生化性越好。一般认为，BOD5/COD≥0.45，废水可生化性较好；BOD5/COD≥0.3，废水具有生化性；BOD5/COD≤0.3废水难以生化。
[0003]BOD5全称五日生化需氧量，是指水体中的好氧微生物在20℃下将水中有机物分解成无机质，5天内的氧化过程中所需要的溶解氧量。通常采用稀释接种法测定，测定过程繁琐，耗时，在对于含生物毒性的工业废水，接种未经驯化的污泥检测结果往往误差很大。COD全称化学需氧量，是指废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。通常采用快速消解法测定，COD的测定消解样品同样需要一定的时间，并且测试过程中所需试剂涉及浓硫酸、硫酸汞、硫酸银，不仅操作过程具有危险性，也对环境造成了二次污染。此外，针对含溴、氯等卤素的工业废水，COD的检测值会明显偏高，造成BOD5/COD偏低。因此，BOD5/COD对于工业废水，特别是含卤素、生物毒性的废水，BOD5/COD无法准确反映水体可生化性。
[0004]现有技术中，专利CN107192800A公开了一种化工废水毒性及可生化性程度的评价方法，其提供了采用相对耗氧量评价化工废水的可生化性与毒性，检测时间可以缩短至20min以内，解决了BOD5无法评价废水毒性问题，但其仍需要接种污泥，需要对污泥进行沉重、干燥，配置活性污泥混合液，需要长期曝气培养污泥，整个接种过程较为繁琐。
[0005]三维荧光光谱是由激发波长、发射波长、荧光强度三维坐标所表征的矩阵光谱，由于不同物质的不同性质，导致其发射的光也存在差异，EEM技术已经广泛应用于水中溶解性有机物组分分析以及污水溯源。专利CN112082979A公开了一种地下水中石油烃类有机物的快速检测方法，提出在污染区域取多个地下水样品，进行三维荧光光谱检测，计算特定光谱参数，获得拟合方程。根据获得的拟合方程，确定待测地下水样品中石油烃类有机物的含量。专利CN112198144A公开了一种快速污水溯源的方法及系统，提出通过对监测流域内各个企业排口节点采集到的历史水样进行水质数据检测和三维荧光光谱分析，并对三维荧光光谱采用熵权法计算得出新的矩阵作为该水样的水质特征，然后将企业、管网、河道的名称和地理位置作为该企业水质特征的标签录入数据库，形成每个企业的水质特有信息。将新测水样水质特征与数据库中的所有水质快照信息进行相似度计算，最后得出相似度最高的水质快照信息则为污染源，达到污水溯源的目的。
[0006]以上专利充分利用了水样荧光“指纹”实现废水有机物的分析和溯源，本专利将荧光“指纹”应用于可生化性分析，可解决现有检测可生化性评估繁琐、耗时问题，能够快速评估废水可生化性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法。
[0008]实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法，包括三维荧光光谱数据采集及处理、印染废水可生化性评估模型建立，其中，
[0009]所述的三维荧光光谱数据采集及处理，包括：对同一印染厂采集的多个印染废水水样经0.45um滤膜过滤，命名为已知水样，采用荧光分光光度计对去离子水空白水样及已知水样进行三维荧光光谱测定，统一编号后形成数据集；将数据集导入MATLAB软件，统一扣除去离子水空白水样的三维荧光光谱数据，作相应剪除和平滑修正后，得到已知水样的三维荧光光谱数据，将所述三维荧光光谱数据分为5个区，采用区域积分法计算已知水样各个区域的积分占比P
i
，i为I，Ⅱ，
……
，
Ⅴ
；
[0010]所述的印染废水可生化性评估模型建立，包括：采用国标测定已知水样的COD、BOD5，计算其BOD5/COD，通过数据分析软件分析已知水样的P
i
与BOD5/COD之间的相关性，根据相关性，以强相关的某一个区域的积分占比P
i
值作为纵坐标，BOD5/COD作为横坐标，得到已知水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的拟合函数，根据该拟合函数，确定待评估水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的函数关系，得出待评估水样的可生化性。
[0011]进一步地，将所述三维荧光光谱数据分为5个区，I区为类色氨酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在280～325nm；Ⅱ区为类酪氨酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在325～375nm；Ⅲ区为类富里酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在375～550nm；Ⅳ区为可溶性微生物降解产物类蛋白质，其激发波长在>250nm，发射波长在280～375nm；
Ⅴ
区为类胡敏酸，其激发波长在>250nm，发射波长在375～550nm。
[0012]进一步的，将所述三维荧光光谱数据按照I区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、
Ⅴ
区分成5个矩阵列表，已知水样每一个区域对应的区域积分依次为C
I
、CⅡ、CⅢ、CⅣ、C
Ⅴ
，C
i
为已知水样某一区域的区域积分，计算已知水样各个区域的积分占比P
i
：
[0013][0014]进一步地，荧光分光光度计为日立F
‑
4700FL荧光分光光度计，所述荧光分光光度计激发波长Ex范围为200
‑
500nm，发射波长Em范围为250
‑
600nm。
[0015]进一步地，通过数据分析软件分析已知水样的P
i
与BOD5/COD之间的相关性，所述的数据分析软件选自Origin、MATLAB、SPSS、Excel中任意一种。
[0016]进一步地，通过Excel软件中CORREL公式分析已知水样的P
i
与BOD5/COD之间的相关性，根据相关性，以强相关的某一个区域的积分占比P
i
值作为纵坐标y，BOD5/COD作为横坐标x，得到已知水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的拟合函数：
[0017]y＝Ax+B
[0018]式中A，B为常数。
[0019]进一步地，根据已知水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的拟合函数，得到待评估水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的函数关系，计算待评估水样的BOD5/COD，按照BOD5/COD≥0.45，水样可生化性较好；BOD5/COD≥0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维荧光光谱评估印染行业废水可生化性的方法，其特征在于，包括三维荧光光谱数据采集及处理和印染废水可生化性评估模型建立，其中，所述的三维荧光光谱数据采集及处理，包括：对同一印染厂采集的多个印染废水水样经0.45um滤膜过滤，命名为已知水样，采用荧光分光光度计对去离子水空白水样及已知水样进行三维荧光光谱测定，统一编号后形成数据集；将数据集导入MATLAB软件，统一扣除去离子水空白水样的三维荧光光谱数据，作相应剪除和平滑修正后，得到已知水样的三维荧光光谱数据，将所述三维荧光光谱数据分为5个区，采用区域积分法计算已知水样各个区域的积分占比P
i
，i为I，Ⅱ，
……
，
Ⅴ
；所述的印染废水可生化性评估模型建立，包括：采用国标测定已知水样的COD、BOD5，计算其BOD5/COD，通过数据分析软件分析已知水样的P
i
与BOD5/COD之间的相关性，根据相关性，以强相关的某一个区域的积分占比P
i
值作为纵坐标，BOD5/COD作为横坐标，得到已知水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的拟合函数，根据该拟合函数，确定待评估水样的强相关区域的P
i
与BOD5/COD的函数关系，得出待评估水样的可生化性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述三维荧光光谱数据分为5个区，I区为类色氨酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在280～325nm；Ⅱ区为类酪氨酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在325～375nm；Ⅲ区为类富里酸，其激发波长在200～250nm，发射波长在375～550nm；Ⅳ区为可溶性微生物降解产物类蛋白质，其激发波长在>250nm，发射波长在280～375nm；
Ⅴ
区为类胡敏酸，其激发波长在>250nm，发射波长在375～550nm。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏新吉，冯维力，王超，焦清卫，袁松，孙琦，裴凌菲，俞世霖，郭承元，史芳芳，
申请(专利权)人：华设设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：