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微生物燃料电池技术助力水质综合毒性监测

发布时间:2021-11-19      点击次数:402
一、行业背景



随着我国经济的快速发展,水污染问题日益突出,由化学工业引发的环境事件呈高发态势:2010年紫金矿业铜酸水渗漏、2011年云南曲靖铬渣污染和2012年广西龙江镉污染等水污染事件触目惊心,直接威胁着当地的饮用水源安全。

为推进水质在线监测预警体系建设,提升环境应急和监测预警能力,开展水质综合生物毒性在线监测十分必要。国务院《“十三五"生态环境保护规划》提出“实行全程管控,有效防范和降低环境风险",要求加强风险评估与源头防控,开展废水综合毒性评估,严格环境风险预警管理,开展饮用水水源地生物毒性监测预警。

2020年疫情期间,生态环境部印发了《应对新型guan状病毒感染肺炎疫情应急监测方案》,要求加强饮用水水源地水质预警监测,在饮用水水源地常规监测的基础上,增加生物毒性疫情防控特征指标的监测。



二、水质综合毒性在线监测系统


雪迪龙MODEL9880水质综合毒性在线监测系统以微生物电化学法为基础,综合自动控制、计算机、通讯等技术对水质进行实时在线监测。整套系统产电菌为多菌种菌群,可以更合理的反映水中污染物对生态系统多种不同生物影响。

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2.1 系统原理


MODEL 9880水质综合毒性在线监测系统依据微生物燃料电池原理,以具有电化学活性的产电微生物(产电菌)为阳极催化剂氧化分解水中的有机物,产生的电子沿着电极转移而产生电流,将化学能直接转化成电能,电流信号经过负载放大为电压信号。当有毒物质流入时,产电菌群活性降低,从而导致电流下降;营养型有机物流入时,产电菌群活性增加,从而导致电流增强。通过电流(电压)急剧下降与增强判断有毒物或营养型有机物流入,实现对水体毒性物以及负荷有机物的实时监测分析。


正常水样流入时

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毒性物质流入时:

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有机物质负荷超载时:

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2.2 应用领域



1



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饮用水水源地、交界水体、地下水



3



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污水处理厂





2


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自来水厂






4


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工业聚集区、医院、企业




2.3 产品特点






灵敏度高




  • 实时监测,对毒性物响应浓度达ppb级;

  • 检测谱宽,可感应重金属、有毒有机物、营养型有机物等在内的几千种化学物质;





稳定性好




  • 双路传感器,预警有保障;

  • 抗浊度、色度干扰能力强;





运行费用低




  • 使用寿命长、日常维护管理简单;

  • 试剂及耗材价格低;





功能齐全




  • 具备断电保护、缺水诊断、报警后自动启动修复保护、参数设定、自动记录数据日志等功能,运行智能,安全可靠。





2.4相关毒性试验数据


毒性物质: Cd

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将5ppb镉水样注入到微生物电化学传感器时,电流信号值下降;中断毒性物质注入后电流信号快速恢复。


毒性物质:有机磷杀虫剂

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将有机磷杀虫剂(1、5、10mg/L)水样注入到微生物电化学传感器时,电流信号值下降;中断毒性物质注入后电流信号快速恢复。3次加毒试验,随着有机磷杀虫剂浓度增加,电流信号值下降幅度增大,毒性度增加,但中断加毒后,电流信号均能快速恢复。


  毒性物质:Cr6+

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Cr6+(1、5、10mg/L)水样注入到微生物电化学传感器时,电流信号值下降;随着Cr6+浓度增加,电流信号值下降幅度增大,毒性度增加。


毒性物质: Pb  

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将Pb(1、5mg/L)水样注入到微生物电化学传感器时,电流信号值下降。相同Pb浓度,电流信号值下降幅度一致,毒性度基本一致。随着Pb浓度增加,电流信号值下降幅度增大,毒性度增加。


三、应用现场





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