Пристрій для оцінки токсичності стічних вод

Союз Советских Социалистических Республик И К И САНИ Е (И) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сиид-ву (22)3анвлено i g . 0 2 . 8 1 (21) 3 2 5 1 9 0 ^ / 2 8 - 1 3 (51 )М. А 01 К 6 1 / 0 0 G 01 N 3 3 / 1 8 с присоединением заявки № Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытии (2ІІ)Прноритет Опубликовано 0 7 - 1 1 . 8 2 . Бюллетень >Га М Дата опубликования описания 0 7 . 1 1 . 8 2 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (53)УДК639-З.О5 (088.8) Г. Н. Катриченко, А. Г. Васенко, А. Н. Крайнюкова и С. В, Антонов Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (5*0 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ СТОЧНЫХ ВОД Изобретение относится к исследованию химических свойств веществ, в частности к оценке токсичности воды методом биотестирования, и предназначено для контроля токсичности сточных вод, поступающих на биологическую очистку или же сбрасываемых в водные объекты. Известно устройство для оценки токсичности сточных вод по реакции живых организмов, в частности рыб, выполненное в виде бака, в котором установлен ротор, приводимый во вращение течением воды, при этом вращение ротора регистрируется магнитным дат15 чиком L 1 ]. В баке перед ротором помещается рыба. В случае отравления рыбы токсичными веществами, поступающими в речную воду, она увлекается течением и 20 блокирует ротор. Остановка ротора вызывает сигнал тревоги. Недостатком этого устройства является то, что тест-объект адаптирует ся к токсичным веществам, находящимся в контролируемой воде. Кроме того, устройство регистрирует лишь тот уровень токсичности воды, который приводит к гибели рыб. Устройство выдает недостоверную информацию при попытке рыбы пройти через вращающийся ротор при отсутствии токсиканта. Известно также устройство для оценки токсичности сточных вод, основанное на способе раннего распознавания наличия ядовитых загрязнений, которое включает бассейн с проточной водой, датчик, формирующий сигнал повышения токсичности, и электроды, создающие отпугивающее поле1_2,.|. Недостатком устройства является адаптация рыб к примесным веществам,_ содержащимся в сточных водах, и вследствие этого, снижение чувствительности к токсикантам. Кроме того, при прикосновении к электродам отпугивающего поля у рыб может наступить шок. З ; 9711 86 Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для оценки токсичности сточных вод» включающее резервуары для рыб - индикаторов, 5 оснащенные патрубками для ввода и вывода воды, трубопроводы для подачи чистой и сточной вод, блок управления и размещенные в каждом резервуаре датчики сигнализации токсичности, связан-0 ные с блоком управления [ 3 J, . В основу работы устройства положена зависимость частоты движения жаберных крышек рыб от концентрации токсичных ВещеСТВ, 5 Недостатком этого устройства является снижение чувствительности тестобъектов в процессе работы. Это обусловлено тем, что все тест-объекты длительное время находятся в токсичной 20 среде, что вызывает их адаптацию к примесным веществам. 4 ара для рыб-индикаторов; на фиг. 3 " временные диаграммы работы устройства. Устройство для оценки токсичности сточных вод содержит идентичные резервуары 1, 2 и 3 для рыб-индикаторов, распределитель k чистой воды, распределитель 5 сточной воды, преобразователь 6 команд, блок 7 управления и трубопроводы 8 и 9 для подачи чистой и сточной вод соответственно. Каждый из резервуаров 1, 2 и 3 представляет собой емкость удлиненной формы с патрубками 10 для ввода воды и патрубками 11 для ее вывода. При этом в емкости установлены датчик 12 сигнализации токсичности и электроды 13, создающие отпугивающее поле, которые подключены к блоку 7 управления, а также кормушка Ik, аэратор 15 и решетки 16 из изоляционного материала, ограждающие электроды 13Резервуар для рыб-индикаторов условно делится на три зоны: зону предЦелью изобретения является повышепочтительного пребывания рыб О , зону ние чувствительности устройства кток-25 действия отпугивающего поля * и зону сичности сточных вод. срабатывания датчика с (фиг. 2 ) . ЗоПоставленная цель достигается тем, на О расположена у патрубков 10 ввода что устройство для оценки токсичности воды. В этой зоне установлены кормушсточных вод, содержащее резервуары ка )k и аэратор 15- Рыбы, помещенные для рыб-индикаторов, оснащенные пат- зо в резервуар, находятся в этой зоне. В рубками для ввода и вывода воды, трузоне в расположены электроды 13» созбопроводы для подачи чистой и сточной дающие отпугивающее поле,_ препятствувод, блок управления и размещенные а ющее самопроизвольному уходу рыбы из каждом резервуаре датчики сигнализазоны а-. Зона в находится в средней ции токсичности, связанные с блоком части резервуара, между зонами з и с. управления, снабжено распределителями 35 Зона с находится у патрубков 11 вывочистой и сточной вод и преобразоватеда. В этой зоне расположен датчик 12. лем команд, при этом патрубки ввода воды резервуаров связаны с трубопровоПатрубки 10 ввода воды резервуаров дами для подачи чистой и сточной вод 1, 2 и 3 соединены с пэспределителем посредством распределителей чистой и 40 k чистой воды и распределителем 5 сточсточной вод, выход блока управления ной воды. Патрубки 11 вывода воды подсоединен с входом преобразователя коключены к сливному коллектору 17манд, а выходы последнего связаны с В качестве распределителя ' чистой 4 входами управления распределителей воды и распределителя 5 сточной воды 45 используют, например, гидрораспредечистой и сточной вод. литель с управляемыми клапанами, либо Кроме того, для привлечения рыб в с раздаточной головкой. зону предпочтительного пребывания в Входы управления исполнительными . резервуарах у патрубков ввода воды механизмами распределителей k и 5 чис>установлены кормушка и аэратор, а пе' 50 той и сточной вод подключены к выхоред датчиком сигнализации токсичносдам преобразователя 6 команд. ти установлены электроды отпугивающеПреобразователь 6 команд предназнаго поля, подключенные к блоку управчен для дешифровки команд, поступаюления и огражденные решетками из изо™ щих от блока 7 управления, и формироляционного материала. 55 вания сигналов управления исполнительными механизмами распределителей k и На фиг. 1 изображена схема устрой5 чистой и сточной вод. Выходные сигства для оценки токсичности сточных налы преобразователя 6 команд могут вод, на фиг. 2 - вид в плане резерву 5 9711 быть электрические или ие электрические , например механические, гидравлические, пневматические, в зависимости от типа исполнительных механизмов распределителей k и 5 чистой и сточной 5 вод. Вход преобразователя 6 команд соединен с выходом блока 7 управления. Блок 7 управления представляет со10 бой программно-логическое устройство, предназначенное для формирования команд управления распределителями h и 5 чистой и сточной вод и подачи их на преобразователь 6 команд, управления отпугивающим полем и формирования сиг-* нала превышения установленного предела токсичности контролируемой воды. В устройстве используют рыб, чувствительных к увеличению токсичности контролируемой воды, например окуней, 2 0 вьюнов, карпов. В каждом резервуаре могут находиться одна или несколько рыб. Датчик 12 сигнализации токсичности, установленный в каждом резервуаре у ^ патрубка 11 вывода воды, предназначен для формирования сигнала при заходе рыбы в зону срабатывания датчика. Датчик может быть, например, электромеханический, замыкающий контакт при п р и - 3 0 косновении рыбы к датчику, либо фотоэлектрический. Устройство для оценки токсичности сточных вод работает следующим образом. 35 Каждый резервуар 1, 2 или 3 часть времени находится в режиме работы, остальное время - в режиме реадаптации рыб. В резервуарах, находящихся в ре-[0 жиме работы, рыбы, в результате адаптации к токсичным веществам, частично утрачивают чувствительность к увеличению токсичности контролируемой воды; в резервуарах, находящихся в режиме „ реадаптации , происходит восстановление чувствительности рыб. К резервуарам, находящимся а режиме работы, подводят контролируемую сточную воду, а к резервуарам, находящимся в режиме SO реадаптации, подводят чистую воду. Временем работы Тр (см. фиг. 3) является время, в течение которого чувствительность рыб к увеличению токсичности воды снижается до установленно55 го предела в результате адаптации к токсичным веществам. Временем реадаптации Трд является время, требуемое для восстановления первоначальной чувствительности после пребывания рыб в режиме работы в течение Тр. В каждый момент времени в режиме работы могут находиться один или несколько резервуаров. Несколько резервуаров включают параллельно в режим работы в тех случаях, когда требуется высокая достоверность оценки токсичности и не допускается формирование ложного сигнала токсичности при случайной гибели рыбы. Количество резервуаров, находящихся в режиме реадаптации, определяют по формуле Ы ^ NpTpq РСГ тро ' • І где Np - количество резервуаров, находящихся в режиме работы. Рассмотрим случай, когда Тра=2Тд; Np=1 ; Npa=2!' т. е. всего в устройстве три резервуара для рыб-индикаторов (см. позиции 1, 2, 3). Временные диаграммы для этого случая представлены на фиг. 3В момент времени t. сточную воду с малыми концентрациями токсичных веществ, не вызывающих у рыб реакции ухода из опасной зоны или гибели рыб, из распределителя 5 сточной воды подают в резервуар 1, а чистую воду из распределителя k чистой воды подают в резервуары 2 и 3. Резервуар \ находится в режиме работы, а резервуары 2 и 3 ~ в режиме реадаптации. Во всех резервуарах на электроды отпугивающего поля подают напряжение. Через промежуток времени Тр, в момент времени t^, из блока 7 управления на вход преобразователя 6 команд поступает команда переключения резервуаров. 8 преобразователе 6 эта команда расшифровывается и формируются сигналы управления, поступающие на исполнительные механизмы распределителей k и 5 чистой и сточной вод. Резервуар 1 отключается от распределителя 5 сточной воды и подключается к распределителю k чистой воды, в резервуар 1 начинает поступать чистая вода, при этом он переходит из режима работы в режим реадаптации. Резервуар 2 отключается от распределите^ А чистой воды и подключается к распределителю 5 сточной воды. Этот резервуар перехо 971186 дит в режим работы. Состояние резервуара 3 не меняется. В момент времени t^, к распределителю 5 сточной воды подключается резервуар 3, к распределителю h чистой 5 воды - резервуар 2, состояние резервуара 1 не меняется. Таким образом, каждый резервуар в течение времени Т- находится в режиме работы и в течение времени Т р а - в ре-о жиме реадаптации. При этом so всех резервуарах рыбы, привлекаемые кормушкой 1^ и аэратором 15, находятся в зоне предпочтительного пребывания а. В случае, если рыбы пытаются уйти из зо- 5 ны а, они попадают в зону в, где электроды 13 создают отпугивающее электрическое поле. Под действием отпугивающего поля рыбы возвращаются в зону а. С момента времени t, все резервуары находятся в режиме реадаптации. Подключение следующего резервуара 3 к распределителю 5 сточной воды и перевод его из режима реадаптации в режим работы, а также подача напряжения на электроды 13 отпугивающего поля резервуара 2 происходит не сразу после формирования сигнала токсичности, а спустя время Т* (время задержки), т. е. в момент времени t-. Задержка переключения необходима для того, чтобы высокие концентрации токсичных веществ, содержащихся в контролируемой сточной воде в момент формирования сигнала токсичности, не вызвали поочередного срабатывания датчиков 12 во всех резервуарах в течение короткого промежутка времени, что могло бы привести к гибели рыб, на20 ходящихся в резервуарах, и нарушению В таком режиме устройство работает работоспособности устройства. Время до момента времени t^, когда повышезадержки T j определяется необходимой ние концентраций токсичных веществ в периодичностью контроля токсичности контролируемой сточной воде вызывает у рыб, находящихся в резервуаре 2,ко~25 сточных вод. Перевод резервуара для рыб-индикаторый подключен к распределителю 5 торов из режима работы в режим реадапсточной воды и находится в режиме ратации сразу же после формирования сиі— боты, реакцию ухода из зоны а. При нала токсичности и включение следующеэтом реакция рыб на воздействие токсичных веществ преобладает над реак- зо го резервуара в работу лишь через время, определяемое необходимой периодичцией на отпугивающее поле и рыбы ухоностью контроля токсичности сточных дят из зоны а, пересекают зону в и вод, позволяет избежать гибель рыб, попадают в зону с. 6 случае гибели рынаходящихся в резервуарах, и значитебы под действием токсичных веществ льно повышает продолжительность рабоона относится в зону с течением воды. ты устройства для оценки токсичности Как в одном, так и в другом случае посточных вод. падания рыбы в зону с датчик 12 сигнализации токсичности формирует электриСигнал токсичности с выхода блока ческий сигнал, который передается в 7 управления подается на регистрируюблок 7 управления. Блок 7 управления . щее устройство или на аппаратуру сбоформирует сигнал токсичности и выдает ра и обработки информации (на чертеже на преобразователь 6 команду отключене показаны). ния резервуара 2, находящегося в реПредлагаемое устройство для оценки жиме работы, от распределителя 5 сточтоксичности сточных вод обладает больной воды и подключения его к распредешей чувствительностью к токсичным велителю Ц чистой воды. Кроме того, сниществам и сохраняет работоспособность мается напряжение с электродов 13 отв более широком диапазоне концентрапугивающего поля в резервуаре 2. Посций токсичных веществ. ле замены в этом резервуаре сточной воды на чистую рыбы возвращаются из Предлагаемое устройство может быть 50 использовано для контроля токсичности зоны с в зону а. сточных вод промышленных предприятий и поверхностного стока с территорий В тех случаях, когда в режиме рабосельскохозяйственных угодий, промышты находятся одновременно несколько ленных предприятий и населенных пункрезервуаров, блок 7 управления формирует сигнал токсичности при срабаты" тов. Рекомендуется применять заявляемое устройство для контроля токсичносвании датчиков 12 во всех или большинти сточных вод на входе биологических стве резервуарах, находящихся в режиочистных сооружений. Устройство может ме работы. 10 9 971186 применяться как самостоятельно, так для подами чистой и сточной вод поси в составе измерительных систем контредством распределителей чистой и стороля сточных вод, а также совместно с чной вод, выход блока управления соеавтоматическими устройствами для отбодинен с входом преобразователя команд, ра проб контролируемых сточных Й О Д 5 а выходы последнего связаны с входами Применение предлагаемого устройступравления распределителей чистой и ва обеспечит получение экономического сточной вод. эффекта около ^0 тыс. руб. в год на одно устройство. 2. Устройство по п. 1 , о т л и ч а~ 10 ю щ е е с я тем, ч т о , с целью привлечения рыб в зону предпочтительного их Формула изобретения пребывания, в резервуарах у патрубков для ввода воаы установлены кормушка и 1. Устройство для оценки токсичносаэратор, а перед датчиком сигнализати сточных вод, включающее резервуары 15 ции токсичности расположены электродля рыб-индикаторов, имеющие патрубки ды для создания отпугивающего поля, для ввода и вывода воды, трубопроводы подключенные к блоку управления и о г для подачи чистой и стопной вод, блок ражденные решетками из изоляционного управления и размещенные в каждом рематериала. зервуаре датчики сигнализации токсич- 20 Источники информации, ности , связанные с блоком управления, принятые во внимание при экспертизе о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с 1. Заявка Франции № 2291556, целью повышения чувствительности к к л . G 08 8 21/20, слублик. 7976. токсичности сточных вод, устройство 2. Патент ФРГ № 236208ч , снабжено распределителями чистой и 25 к л . G 01 N 33/18, опублик. 1977сточной вод и преобразователем команд 3- Авторское свидетельство СССР при этом патрубки для ввода воды ре№ 789079, к л . А 01 К 6 1 / 0 0 , 1979 (прозервуаров связаны с трубопроводами тотип) . 97П86 Фиг. 2 Сигнал тоиа/v пости І п t 1 — "Тр _ _ _ Три | I б*он1 ! * I і I і Фиг 3 Редактор 0. Филиппова Заказ 8755Л Составитель С. Филиппова Техрец К.Мыцьо Корректор М. Коста Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушс ая наб. , д. Филиал ППП "Патент",-г. Ужгород, ул. Проектная, U с