CN117629724A - 一种全自动测量bod5的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动测量BOD5的装置，包括：培养箱；自动稀释***，设于培养箱中；自动稀释***包括水样瓶、稀释瓶、开盖装置、吸管以及与吸管连接的第一运动装置，第一运动装置与测量装置连接；稀释比自动判断***，与自动稀释***配合；稀释比自动判断***包括消解测量装置以及盛放测量试剂的试剂瓶，消解测量装置包括第二运动装置、加液口和消解管，第二运动装置与加液口连接，加液口与吸管连通，且消解管与一加热装置配合。本发明还涉及一种全自动测量BOD5的方法。本发明能够快速准确地自动判断稀释比、准确地自动稀释，能够实现培养的自动化，并自动化准确地测量出BOD5值。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，尤指一种全自动测量BOD5的装置及方法。
背景技术
BOD5(五日生化需氧量)是指在规定条件下，微生物在五日内分解水中某些有机物的生化过程中所消耗的水中溶解氧，其是判定水中有机污染物的重要指标。
目前，实验室测量BOD5的方法为稀释接种法。在该方法中，操作人员首先需要依据经验预判水样的BOD5的浓度大小，再确定是否稀释。如需稀释，则需测量水样的化学需氧量(COD)，然后根据COD，计算所需稀释的倍数，进行手工稀释。稀释时，先对稀释所用的水进行曝气，使水中的溶解氧饱和，然后用该稀释水对水样进行稀释。对于不含微生物的水样需进行接种操作，再用滴定或电极法测量稀释后的水样溶解氧ρ1，然后将水样密封，置于培养箱中培养5天，5天后再测量水样溶解氧ρ2，最后根据ρ1和ρ2差值计算原水样的BOD5值。
然而，上述稀释与接种法需手工操作，难以获得准确稳定的实验结果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种全自动测量BOD5的装置及方法，能够实现自动化准确地测量出BOD5值。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供一种全自动测量BOD5的装置，包括：
培养箱；
自动稀释***，设于所述培养箱中；所述自动稀释***包括盛放水样的若干水样瓶、若干稀释瓶、用于打开和/或闭合所述水样瓶和所述稀释瓶的瓶盖的开盖装置、用于吸取水样和/或稀释水的吸管以及与所述吸管连接的第一运动装置，且所述第一运动装置与一测量装置连接；
稀释比自动判断***，与所述自动稀释***配合；所述稀释比自动判断***包括消解测量装置以及盛放测量试剂的试剂瓶，所述消解测量装置包括第二运动装置、加液口和盛放水样的消解管，所述第二运动装置与所述加液口连接，所述加液口与所述吸管连通，且所述消解管与一加热装置配合。
可选的，所述自动稀释***设置为：所述第一运动装置控制所述吸管的移动，从所述水样瓶中取出水样加入到稀释瓶，并从稀释水桶取出稀释水加入所述稀释瓶。
可选的，所述测量装置为溶解氧测量电极。
可选的，所述稀释比自动判断***设置为：所述加液口通过所述吸管吸取水样，所述第二运动装置控制所述加液口的移动，通过所述加液口将水样加入所述消解管；从所述试剂瓶取出测量试剂，所述第二运动装置控制所述加液口的移动，通过所述加液口加到所述消解管；所述加热装置对所述消解管中的混合溶液进行加热消解，以测量COD值；根据所述COD值，确定所需稀释的倍数。
本发明还提供一种全自动测量BOD5的方法，包括：
步骤S1，提供如权利要求1-4所述的全自动测量BOD5的装置
步骤S2，将盛放待测水样的水样瓶和稀释瓶置于培养箱中的自动稀释***；
步骤S3，利用自动稀释***和稀释比自动判断***，获取所述待测水样的BOD5的预估值，并推算出所述待测水样所需稀释的倍数C；
步骤S4，利用所述自动稀释***，按照倍数C、倍数xC和倍数C/x对待测水样进行稀释，获取培养液，x为一预设常数；
步骤S5，利用所述测量装置，获取所述培养液的初始溶解氧值；
步骤S6，利用所述自动稀释***和所述测量装置，获取空白样的初始溶解养值；
步骤S6，所述培养液以及所述空白样在20℃恒温条件下培养5天后，根据所述自动稀释***和所述测量装置，分别获取所述培养液和所述空白样的五日后溶解氧值；
步骤S7，根据所述培养液和所述空白样的初始溶解氧值，以及所述培养液和所述空白样的五日后溶解氧值，获取待测水样的BOD5值。
可选的，所述步骤S3包括：
步骤S31，自动稀释***的第一运动装置控制开盖装置移动至水样瓶的上方；
步骤S32，自动稀释***的开盖装置将水样瓶的瓶盖打开；
步骤S33，所述第一运动装置控制吸管***所述水样瓶中；
步骤S34，吸管通过加液口吸取所述待测水样；
步骤S35，第二运动装置控制所述加液口的移动，通过加液口将所述待测水样加入消解管；
步骤S36，所述第二运动装置控制所述加液口从试剂瓶取出测量试剂，通过所述加液口将测量试剂加入所述消解管；
步骤S37，加热装置对所述消解管中的混合溶液进行加热消解；
步骤S38，消解结束后，测量COD值；
步骤S39，根据COD值与BOD5的相关性，获取所述待测水样的BOD5的预估值；
步骤S310，将获取的BOD5的预估值除以一经验值，确定水样所需稀释的倍数C。
可选的，所述经验值的范围为2～8。
可选的，所述步骤S4包括：
步骤S41，自动稀释***的开盖装置将稀释瓶的瓶盖打开；
步骤S42，根据稀释倍数，所述第一运动装置控制所述吸管从所述水样瓶中吸取所述待测水样分别至对应的稀释瓶中；原盛放水样的水样瓶在取完水样后，作为倍数C/2的稀释瓶，并排出剩余的水样；
步骤S43，所述第一运动装置控制所述吸管从稀释水桶吸取稀释水分别注满盛有所述待测水样的稀释瓶，瓶中盛放的混合溶液为培养液。
可选的，所述步骤S5包括：
步骤S51，所述第一运动装置控制所述吸管从所述培养液中抽出，并控制所述测量装置***培养液中，测量培养液的初始溶解氧值；
步骤S52，所述第一运动装置控制所述测量装置从所述培养液中抬起，并离开盛放培养液的稀释瓶。
可选的，所述步骤S6包括：
步骤S61，自动稀释***的第一运动装置控制所述吸管从稀释水桶吸取稀释水注满一稀释瓶，瓶中盛放的稀释水作为空白样；
步骤S62，所述第一运动装置控制所述吸管从所述空白样中抽出，并控制测量装置***所述空白样中，测量所述空白样的初始溶解氧值；
步骤S63，第一运动装置控制测量装置从所述空白样中抬起，并离开盛放所述空白样的稀释瓶；
步骤S64，开盖装置将各个瓶的瓶盖闭合。
本发明全自动测量BOD5的装置及方法的有益效果：
本发明能够快速准确地自动判断稀释比、准确地自动稀释，能够实现培养的自动化，从而自动化准确地测量出BOD5值。
附图说明
图1为按照本发明的全自动测量BOD5的装置的结构示意图。
图2和图3为图1中自动稀释***的结构示意图。
图4为图1中稀释比自动判断***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供的一种全自动测量BOD5的装置，包括培养箱1、设于培养箱1中的自动稀释***2以及与自动稀释***2配合的稀释比自动判断***3。
如图2和图3所示，自动稀释***2包括盛放水样的若干水样瓶21、若干稀释瓶22、用于打开和/或闭合水样瓶21和稀释瓶22的瓶盖的开盖装置23、用于吸取水样和/或稀释水的吸管24以及与吸管24连接的第一运动装置25。具体地，自动稀释***2设置为：第一运动装置25控制吸管24的移动，从水样瓶21中取出一定量的水样加入稀释瓶22，并从稀释水桶(图未示)转移出一定量的稀释水加入稀释瓶22，从而达到自动稀释的目的。
另外，上述第一运动装置25还与一测量装置4连接，该测量装置4为溶解氧测量电极，用于测量各水样瓶21内的溶解氧值。
结合图1和图4，稀释比自动判断***3包括消解测量装置31以及盛放测量试剂的试剂瓶32。其中，消解测量装置31包括第二运动装置311、加液口312和盛放水样的消解管313，第二运动装置311与加液口312连接，加液口312与吸管24连通，且消解管313与加热装置315配合，用于加热消解管313中的水样。具体地，稀释比自动判断***3设置为：加液口312通过吸管24吸取一定量的水样，第二运动装置311控制加液口312的移动，通过加液口312将水样加入消解管313；接着从试剂瓶32取出一定量的测量试剂，第二运动装置311控制加液口312的移动，通过加液口312加到消解管313；然后加热装置315对消解管313中的混合溶液进行加热消解，以测量COD值；最后根据COD值，确定水样所需稀释的倍数。
需要说明的是，第一运动装置25和第二运动装置311均为三维机械运动装置。例如，第一运动装置25包括X方向运动电机251、Y方向运动电机252和Z方向运动电机253，X、Y和Z方向参照三维笛卡尔坐标系中的方向。
在通常情况下，待测水样中的有机物含量较多，BOD5的质量浓度大于6mg/L，待测水样需适当稀释后测定。在不知道具体的BOD5的情况下，需要测量水样中的COD值，以此判断水样中BOD5的大概数值，然后再确定稀释的倍数。因此，基于上述全自动测量BOD5的装置，本发明还提供一种全自动测量BOD5的方法，该方法包括：
步骤S1，提供上述全自动测量BOD5的装置，
步骤S2，将盛放待测水样的水样瓶21和稀释瓶22置于培养箱1中的自动稀释***2中。
步骤S3，利用自动稀释***2和稀释比自动判断***3，获取待测水样的BOD5的预估值，并推算出待测水样所需稀释的倍数C。具体地，包括：
步骤S31，自动稀释***2的第一运动装置25控制开盖装置23移动至水样瓶21的上方；
步骤S32，自动稀释***2的开盖装置23将水样瓶21的瓶盖打开；
步骤S33，第一运动装置25控制吸管24***水样瓶21中；
步骤S34，吸管24通过加液口312吸取一定量的待测水样；
步骤S35，第二运动装置311控制加液口312的移动，通过加液口312将待测水样加入消解管313；
步骤S36，从试剂瓶32取出一定量的测量试剂，第二运动装置311控制加液口312移动，通过加液口312将测量试剂加入消解管313；
步骤S37，加热装置315对消解管313中的混合溶液进行加热消解；
步骤S38，消解结束后，测量COD值；
步骤S39，根据COD值与BOD5的相关性，获取待测水样的BOD5的预估值；
步骤S310，将获取的BOD5的预估值除以一经验值，确定水样所需稀释的倍数C。其中，经验值的范围为2～8。
步骤S4，利用自动稀释***2，按照倍数C、倍数xC和倍数C/x对待测水样进行稀释，获取培养液。其中，x为一预设常数，可根据需要进行选择。在本实施例中，x取值为2。
由于所测COD值与实际的BOD5值相关性不确定，所以在本发明中做三个倍数稀释。
具体地，包括：
步骤S41，自动稀释***2的开盖装置23将稀释瓶22的瓶盖打开；
步骤S42，根据稀释倍数，自动稀释***2的第一运动装置25控制吸管24从水样瓶21中吸取待测水样分别至对应的稀释瓶22中；原盛放水样的水样瓶21在取完水样后，作为倍数C/2的稀释瓶，并排出剩余的水样。
步骤S43，第一运动装置25控制吸管24从稀释水桶(图未示)吸取稀释水分别注满盛有待测水样的稀释瓶，瓶中盛放的混合溶液即为培养液。
步骤S5，利用测量装置4，获取培养液的初始溶解氧值。具体地，包括：
步骤S51，第一运动装置25控制吸管24从培养液中抽出，并控制测量装置4***培养液中，测量培养液的初始溶解氧值；
步骤S52，第一运动装置25控制测量装置4从培养液中抬起，并离开盛放培养液的稀释瓶；
步骤S6，利用自动稀释***2和测量装置4，获取空白样的初始溶解氧值。具体地，包括：
步骤S61，自动稀释***2的第一运动装置25控制吸管24从稀释水桶(图未示)吸取稀释水注满一稀释瓶22，瓶中盛放的稀释水作为空白样；
步骤S62，第一运动装置25控制吸管24从空白样中抽出，并控制测量装置4***空白样中，测量空白样的初始溶解氧值；
步骤S63，第一运动装置25控制测量装置4从空白样中抬起，并离开盛放空白样的稀释瓶22；
步骤S64，开盖装置23将各个瓶的瓶盖闭合。步骤S6，培养液以及空白样在20℃恒温条件下培养5天后，根据自动稀释***2和测量装置4，获取培养液和空白样的五日后溶解氧值。
需要说明的是，步骤S6中自动稀释***2和测量装置4的具体操作步骤可参考步骤S5中S51～S52以及步骤S6中S61～S63的详细描述，此处不再赘述。
步骤S7，根据培养液和空白样的初始溶解氧值，以及培养液和空白样的五日后溶解氧值，获取待测水样的BOD5值。
若待测水样未稀释，按照下式计算BOD5值ρ：
ρ＝ρ1-ρ2
式中，ρ1表示待测水样(即培养液)在五日前的溶解氧质量浓度，ρ2表示待测水样在五日后的溶解氧质量浓度。
若待测水样经过了稀释，则按照下式计算BOD5值ρ'：
式中，ρ1'表示培养液在五日前的溶解氧质量浓度，ρ2'表示培养液在五日后的溶解氧质量浓度，ρ3表示空白样在五日前的溶解氧质量浓度，ρ4表示空白样在五日后的溶解氧质量浓度，f1表示稀释水在培养液中所占的比例，f2表示稀释前的原待测水样在培养液中所占的比例。
本发明提供了一种适合实验室使用且操作简易的全自动测量BOD5的装置及方法，能够自动判断稀释比，自动稀释，自动培养，自动测量含氧量，自动输出报告且检测结果准确。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种全自动测量BOD5的装置，其特征在于，包括：
培养箱；
自动稀释***，设于所述培养箱中；所述自动稀释***包括盛放水样的若干水样瓶、若干稀释瓶、用于打开和/或闭合所述水样瓶和所述稀释瓶的瓶盖的开盖装置、用于吸取水样和/或稀释水的吸管以及与所述吸管连接的第一运动装置，且所述第一运动装置与一测量装置连接；
稀释比自动判断***，与所述自动稀释***配合；所述稀释比自动判断***包括消解测量装置以及盛放测量试剂的试剂瓶，所述消解测量装置包括第二运动装置、加液口和盛放水样的消解管，所述第二运动装置与所述加液口连接，所述加液口与所述吸管连通，且所述消解管与一加热装置配合。
2.根据权利要求1所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述自动稀释***设置为：所述第一运动装置控制所述吸管的移动，从所述水样瓶中取出水样加入到稀释瓶，并从稀释水桶取出稀释水加入所述稀释瓶。
3.根据权利要求1所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述测量装置为溶解氧测量电极。
4.根据权利要求1所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述稀释比自动判断***设置为：所述加液口通过所述吸管吸取水样，所述第二运动装置控制所述加液口的移动，通过所述加液口将水样加入所述消解管；从所述试剂瓶取出测量试剂，所述第二运动装置控制所述加液口的移动，通过所述加液口加到所述消解管；所述加热装置对所述消解管中的混合溶液进行加热消解，以测量COD值；根据所述COD值，确定所需稀释的倍数。
5.一种全自动测量BOD5的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供如权利要求1-4所述的全自动测量BOD5的装置
步骤S2，将盛放待测水样的水样瓶和稀释瓶置于培养箱中的自动稀释***；
步骤S3，利用自动稀释***和稀释比自动判断***，获取所述待测水样的BOD5的预估值，并推算出所述待测水样所需稀释的倍数C；
步骤S4，利用所述自动稀释***，按照倍数C、倍数xC和倍数C/x对待测水样进行稀释，获取培养液，x为一预设常数；
步骤S5，利用所述测量装置，获取所述培养液的初始溶解氧值；
步骤S6，利用所述自动稀释***和所述测量装置，获取空白样的初始溶解养值；
步骤S6，所述培养液以及所述空白样在20℃恒温条件下培养5天后，根据所述自动稀释***和所述测量装置，分别获取所述培养液和所述空白样的五日后溶解氧值；
步骤S7，根据所述培养液和所述空白样的初始溶解氧值，以及所述培养液和所述空白样的五日后溶解氧值，获取待测水样的BOD5值。
6.根据权利要求5所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，自动稀释***的第一运动装置控制开盖装置移动至水样瓶的上方；
步骤S32，自动稀释***的开盖装置将水样瓶的瓶盖打开；
步骤S33，所述第一运动装置控制吸管***所述水样瓶中；
步骤S34，吸管通过加液口吸取所述待测水样；
步骤S35，第二运动装置控制所述加液口的移动，通过加液口将所述待测水样加入消解管；
步骤S36，从试剂瓶取出测量试剂，所述第二运动装置控制所述加液口移动，通过所述加液口将测量试剂加入所述消解管；
步骤S37，加热装置对所述消解管中的混合溶液进行加热消解；
步骤S38，消解结束后，测量COD值；
步骤S39，根据COD值与BOD5的相关性，获取所述待测水样的BOD5的预估值；
步骤S310，将获取的所述BOD5的预估值除以一经验值，确定水样所需稀释的倍数C。
7.根据权利要求6所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述经验值的范围为2～8。
8.根据权利要求7所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41，自动稀释***的开盖装置将稀释瓶的瓶盖打开；
步骤S42，根据稀释倍数，所述第一运动装置控制所述吸管从所述水样瓶中吸取所述待测水样分别至对应的稀释瓶中；原盛放水样的水样瓶在取完水样后，作为倍数C/2的稀释瓶，并排出剩余的水；
步骤S43，所述第一运动装置控制所述吸管从稀释水桶吸取稀释水分别注满盛有所述待测水样的稀释瓶，瓶中盛放的混合溶液为培养液。
9.根据权利要求8所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S51，所述第一运动装置控制所述吸管从所述培养液中抽出，并控制所述测量装置***培养液中，测量培养液的初始溶解氧值；
步骤S52，所述第一运动装置控制所述测量装置从所述培养液中抬起，并离开盛放培养液的稀释瓶。
10.根据权利要求9所述的全自动测量BOD5的装置，其特征在于，所述步骤S6包括：步骤S61，自动稀释***的第一运动装置控制所述吸管从稀释水桶吸取稀释水注满一稀释瓶，瓶中盛放的稀释水作为空白样；
步骤S62，所述第一运动装置控制所述吸管从所述空白样中抽出，并控制测量装置***所述空白样中，测量所述空白样的初始溶解氧值；
步骤S63，第一运动装置控制测量装置从所述空白样中抬起，并离开盛放所述空白样的稀释瓶；
步骤S64，开盖装置将各个瓶的瓶盖闭合。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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