CN101865837B - 便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪及其使用方法，包括计算机控制的紫外扫描分光光度计，其特征在于：所述分析仪还包括消解曝气***和活性污泥处理***；所述消解曝气***包括消解器和便携式培养箱；所述便携式培养箱中设有活性污泥，所述活性污泥含用被测定的污水进行培养驯化的优势菌种；所述消解器和培养箱均有由计算机控制的独立嵌入式控制***；所述活性污泥处理***为用于将活性污泥和污水分离后，活性污泥回收处理再利用的高速旋转分离器。本发明适应面广、测定浓度范围大、不中毒、一机能够测定COD/BOD，操作简单、易于掌握、符合我国废水成分复杂多变的情况。

Description

便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪及其使用方法。
背景技术
化学需氧量(COD)是指水中可用化学方法氧化的有机污染物的氧当量的表示方法，以mg/L来表示。化学需氧量反应了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。
现有的便携式COD分析仪，基本基于快速消解分光光度法，是测定Cr2O7上的孤对电子的跃迁，受Cr3+和Cr6+的干扰，并基于Cr3+和Cr6+的特定波长分别为610nm或320nm处的吸收。由于水中有机物复杂和浓度变化，用该方法检测出的值易出现偏差。
生化需氧量(BOD)表示水中有机物经微生物分解时所需的氧量，是环境监测和污水处理中必须测定的重要指标。目前世界各国沿用至今的标准测试分析方法BOD5方法，需要20℃条件下经过5天培养，测定5天前后的溶解氧之差。由于测定时影响因素繁多，给实际应用带来许多困难，特别是污水处理控制工程，需要快速得出数据，进行闭环管理。
近年来，国内外对BOD测定仪的研究主要方法有：1、华勃式呼吸计2、电库伦计；3、差压计；4、DO仪器法；5、微生物膜氧电极法；6、曝气式氧电极法，前4种还需五日，第5种其膜易中毒，不适合国内复杂废水，第六种重复性差，线性不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪及其使用方法，一机能够测定化学耗氧量和生物耗氧量(COD/BOD)，操作简单、易于掌握。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪，包括计算机控制装置和紫外扫描分光光度计，其特征在于：所述分析仪还包括消解曝气***和活性污泥处理***；
所述消解曝气***包括消解器和便携式培养箱；
所述便携式培养箱中设有活性污泥，所述活性污泥含用被测定的污水进行培养驯化的优势菌种；培养得到的活性污泥经冲洗、滤干和称重后用于降解污水中的生化耗氧污染物。
所述紫外扫描分光光度计内置数据采集卡，并将数据传输到计算机控制装置进行数据处理；
所述紫外扫描分光光度计、消解器和培养箱均有由计算机控制装置控制的独立嵌入式控制***；
所述活性污泥处理***为用于对活性污泥和污水分离后回收处理再利用的高速旋转分离器。
消解曝气***还包括过滤器，过滤器从活性污泥中过滤出生物降解后的溶液进行测试。该过滤器可采用通过烧结陶瓷重力沉降后，吸取上部溶液进行测试。
紫外扫描分光光度计分析***采用能够提供全波段吸光度值的光纤光谱仪。
所述仪器还包括便携试验箱用于放置量取、盛放水样的器皿及试剂。
消解器供电采用高能电池组电源；培养箱采用高能电池组供电，培养箱旁外挂微型大气真空泵，气流大小通过固定气阻调节。
上述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪的使用方法，包括以下步骤：
(1)污水用重铬酸钾法在消解器中消解后，用紫外扫描分光光度计扫描得到COD前值，即污水的COD值；
(2)污水经便携式培养箱中的活性污泥降解后，再进入消解器中消解后得到的试样用紫外扫描分光光度计扫描得到COD后值；
(3)再由公式计算得到测定BOD5结果，所述计算公式为：
COD＝Kc∑A+B；
COD前-COD后＝ΔCOD＝BODs；
BOD5＝BODs·Kb
Kb、Kc是以实际的水样为标准样品；Kc是同时用国家标准方法和紫外扫描法进行测定，以标准方法测得值为理论值，与扫描的峰面积进行回归求得，公式中A为扫描面积，B为截矩；Kb是同时对同一种污水的一组样品，用标准稀释法和紫外光度法进行测定求得。
Kc具体求法：由国标容量法求出同一水样的理论COD值，再求出五个稀释浓度的理论值，用这五个稀释样品进行扫描，求出相应的峰面积，用峰面积和理论COD值进行线性回归，即得出COD的计算公式。
Kb具体求法：由某一污水样品做5个平行样，用国标五日稀释法，求出BOD5，同时用上述方法求得到BODS；Kb为BOD5的5个数值和BODS的5个数值用线性回归的方法得到。
便携式培养箱的曝气、恒温培养最佳温度为30～35℃，所述消解器在160-165℃对污水消解处理。
紫外扫描分光光度计用紫外光波长为351和258nm的特征峰波长各10-20nm的波段进行波长扫描。
本发明具有如下优点：
本发明适应面广、测定浓度范围大、不中毒、一机能够测定COD/BOD，操作简单、易于掌握、符合我国废水成分复杂多变的情况。
附图说明
图1本发明方框图
图2本发明装置结构示意图
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本发明的仪器包括计算机控制装置1、紫外扫描分光光度计2、消解曝气***5、活性污泥处理***6。所述消解曝气***5包括消解器3和便携式培养箱4；所述便携式培养箱4中设有活性污泥，所述活性污泥含用被测定的污水进行培养驯化的优势菌种；
所述紫外扫描分光光度计2内置数据采集卡，并将数据传输到计算机控制装置进行数据处理；
所述紫外扫描分光光度计2、消解器和培养箱均有独立嵌入式控制***，由计算机控制装置进行控制；
所述活性污泥处理***6为用于对活性污泥和污水分离后回收处理再利用的高速旋转分离器。
消解曝气***5还包括过滤器，过滤器从活性污泥中过滤出生物降解后的溶液进行测试。该过滤器可采用通过烧结陶瓷重力沉降后，吸取上部溶液进行测试。
紫外扫描分光光度计2采用能够提供全波段吸光度值的光纤光谱仪。所述仪器还包括便携试验箱7用于放置量取、盛放水样的器皿及试剂。
消解器3供电采用高能电池组；培养箱4采用高能电池组供电，培养箱4旁外挂微型大气真空泵，气流大小通过固定气阻调节。
紫外扫描分光光度计2采用光纤光谱，其能够提供全波段吸光度值，并且体积小，重量轻，功耗低，高能锂电池组能提供两小时以上工作时间。基本的技术参数如表1所示：
表1紫外扫描分光光度计的技术参数
Figure BSA00000164869900041
消解器3供电采用高能电池组，加热采用交直流两用加热板，每次消解样品为4只，要求能够消解10批以上；基本技术参数如表2所示：
表2消解器的基本技术参数
  项目   规格
  温度范围   60-190℃
  恒温精度   ±1.0
  消解批次   四只水样，10批
  供电方式   220V，高能电池
  定时提醒   1-666分钟
  额定功率   60W
  重量   2kg
培养箱4采用高能电池组供电，培养箱旁外挂微型大气真空泵，气流大小通过固定气阻调节；基本技术参数如表3所示：
表3培养箱的基本技术参数
  项目   规格
  温度显示   数显
  温度范围   室温-70℃
  控温精度   ±0.5℃
  供电方式   220V转换；高能电池组
  重量   3kg
实施例2
本发明便携式COD/BOD分析仪的使用方法，包括以下步骤：
(1)污水用重铬酸钾法在消解器中160-165℃下消解后，用紫外扫描分光光度计扫描得到COD前值，紫外扫描分光光度计用紫外光波长为351和258nm的特征峰波长各10-20nm的波段进行波长扫描；
(2)污水在30～35℃下经便携式培养箱中的活性污泥降解后，再进入消解器中160-165℃下消解后得到的试样用紫外扫描分光光度计扫描得到COD后，紫外扫描分光光度计用紫外光波长为351和258nm的特征峰波长各10-20nm的波段进行波长扫描；
(3)再由公式计算得到测定BOD5结果，所述计算公式为：
COD＝Kc∑A+B；
COD前-COD后＝ΔCOD＝BODs；
BOD5＝BODs·Kb
Kb具体求法：由同一污水样品做5个不同比例的平行样，用国标五日稀释法，求出BOD5，同时用上述方法求得这5个不同比例的平行样的BODs；Kb为BOD5的5个数值和BODS的5个数值用线性回归的方法得到。
Kc具体求法：由国标容量法求出同一水样的理论COD值，再求出五个稀释浓度的理论值，用这五个稀释样品进行扫描，求出相应的峰面积，用峰面积和理论COD值进行线性回归，即得出COD的计算公式。
如图1所示，采集水样50ml，调节PH6.5-7.2之间，同时将污泥培养罐中经过驯化培养的菌种冲洗、滤干，称重2-3g(干污泥含水率约在97％)，同水样一起加入培养箱中，曝气、搅拌生物降解；控制溶解氧在2-3mg/L，温度控制在30℃。
经过2小时生物降解后，进行泥水分离。取上清液2ml作为生物降解后样品，加1ml K2Cr2O7、5ml H2SO4-Ag2SO4、1ml Hg2SO4加热165℃消解15分钟。同时采集没经过生物降解原水样2ml、1ml K2Cr2O7、5ml H2SO4-Ag2SO4、1ml Hg2SO4加热消解15分钟。两个样品取出冷却到室温后，各稀释到100ml，取样COD用紫外光度法)检测。根据吸光度与COD的相关性得出COD值，并用公式(COD前-COD后)BOD系数＝BOD5，得出BOD5值。
实施例3
运用实施例1的仪器结合实施例2该仪器的使用方法，本发明对不同废水样品测试，确定COD、BOD5(即BOD)和Kb值，如下表4所示：
表4本发明对不同废水样品测试确定COD、BOD5和Kb值
  序号   COD(COD前)   COD后   BODs   Kb   BOD5
  印染厂   256.5   35.5   221.0   0.56   123.8
  麻纺厂   592.0   124   468.0   0.45   260.1
  污水厂   114.3   21.5   92.8   0.65   60.3
  制革厂   645.5   84.0   561.5   0.82   460.8
  造纸厂   13540   6254   7286   0.38   2768
实施例4
运用实施例1的仪器结合实施例2该仪器的使用方法，本发明对不同废水样品测试，对比用国标五日稀释法的BOD即BOD理，和本发明BOD5的测试结果，单位mg/l，如下表5所示：
表5国标五日稀释法BOD5和本发明实测BOD5的测试结果对比数据
  序号   BOD5(实测)   BOD5(国标样)   绝对误差   相对误差％
  1   151   150±5   1   0.7
  2   158   150±5   8   5.5
  3   157   150±5   7   4.7
  4   150   150±5   0   0
  5   151   150±5   1   0.3
  6   150   150±5   0   0

Claims (7)

1.一种便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪，包括计算机控制的紫外扫描分光光度计，其特征在于：所述分析仪还包括消解曝气***和活性污泥处理***；
所述消解曝气***包括消解器、便携式培养箱和过滤器，所述过滤器从活性污泥中过滤出生物降解后的溶液进行测试；
所述便携式培养箱中设有活性污泥，所述活性污泥含用被测定的污水进行培养驯化的优势菌种；
所述消解器和培养箱均有由计算机控制的独立嵌入式控制***；
所述活性污泥处理***为用于将活性污泥和污水分离后，活性污泥回收处理再利用的高速旋转分离器。
2.如权利要求1所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪，其特征在于：紫外扫描分光光度计采用能够提供全波段吸光度值的光纤光谱仪。
3.如权利要求1所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪，其特征在于：所述分析仪还包括便携试验箱用于放置量取、盛放水样的器皿及试剂。
4.如权利要求1所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪，其特征在于：消解器供电采用高能电池组；培养箱供电采用高能电池组，培养箱旁外挂微型大气真空泵，气流大小通过固定气阻调节。
5.一种如权利要求1所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪的使用方法，包括以下步骤：
(1)污水用重铬酸钾法在消解器中消解后，用紫外扫描分光光度计扫描得到COD前值，即污水的COD值；
(2)污水经便携式培养箱中的活性污泥降解后，再进入消解器中消解后得到的试样用紫外扫描分光光度计扫描得到COD后值；
(3)再由公式计算得到测定BOD5结果，所述计算公式为：
COD＝Kc∑A+B；
COD前-COD后＝ΔCOD＝BODs；
BOD5＝BODs·Kb
Kb、Kc是以实际的水样为标准样品；Kc是同时用国家标准方法和紫外扫描法进行测定，以标准方法测得值为理论值，与扫描的峰面积进行回归求得，公式中A为扫描面积，B为截矩；Kb是同时对同一种污水的一组样品，用标准稀释法和紫外光度法进行测定求得。
6.一种如权利要求5所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪的使用方法，其特征在于：其便携式培养箱的曝气、恒温培养最佳温度为30～35℃，所述消解器在160-165℃对污水消解处理。
7.一种如权利要求5所述的便携式化学耗氧量和生物耗氧量分析仪的使用方法，其特征在于：紫外扫描分光光度计用紫外光波长为351和258nm的特征峰波长各10-20nm的波段进行波长扫描。
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