(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210743504.7 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 华设设计集团股份有限公司 地址 210014 江苏省南京市秦淮区紫云大 道9号 (72)发明人 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　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 邹伟红 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 本发明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。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115165825 A 2022.10.11 CN 115165825 A 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Pi， 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Pi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Pi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Pi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Pi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>25 0nm， 发射波长在375～5 50nm。 3.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CI、 CⅡ、 CⅢ、 CⅣ、 CⅤ， Ci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Pi： 4.如权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 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20 0‑500nm， 发射波长 Em范围为25 0‑600nm。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 通过数据分析软件分析已知水样的Pi与BOD5/ COD之间的相关性， 所述的数据分析 软件选自Origi n、 MATLAB、 S PSS、 Excel中任意 一种。 6.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 通过Excel软件中CORREL公式分析已知水样 的Pi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Pi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Pi与BOD5/COD的拟合 函数： y＝Ax+B 式中A， B为常数。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据已知水样的强相关区域的Pi与BOD5/COD 的拟合函 数， 得到待 评估水样的强相关区域的Pi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， 水样具有生化性； BOD5/COD≤0.3， 水样难以生 化， 得出待评估水样的可生 化性。 8.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 已知水样的取样个数不少于 3。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165825 A 2一种基于三维荧光 光谱评估印染行业废水 可生化性的方 法 技术领域 [0001]本发明属于水质检测技术领域， 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。 背景技术 [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。 C OD 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， C OD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。说　明　书 1/4 页 3 CN 115165825 A 3