CN1790002A - 反应器式生化需氧量快速测定仪 - Google Patents

Abstract

反应器式生化需氧量快速测定仪，涉及一种水质污染监测中BOD快速测定分析仪器。本发明的技术特点是在生化反应测量室内设有一个网笼，将固定化微生物颗粒放置在网笼内；通过微量曝气管与生化反应测量室中的待测水样直接接触，其恒温装置采用金属热包容体。本发明取消了原有的磁力搅拌装置，用适当增加曝气量代替搅拌装置，既能达到迅速传质和溶解氧平衡作用，有效扩大线性测量范围，又简化了检测流程、避免了复杂的管路设计，缩短了测量时间；同时将固定化微生物放于网笼内，既不易堵塞排水口，也便于周期性地更换；采用金属包容体作为恒温装置，使该仪器的整体体积和重量大为减小，具有体积小、重量轻的小型化的特点，便于开发和现场使用。

Description

反应器式生化需氧量快速测定仪

技术领域

本发明涉及一种水质污染监测中生化需氧量(BOD)快速测定分析仪器，特别涉及一种反应器式生化需氧量快速测定仪的结构设计，属于环境监测技术领域。

背景技术

采用生物传感器进行BOD的快速测定，国外典型产品有日本的NisshinBOD-300和德国的Biomonitor，国内有中国科学院武汉病毒研究所研制的MS-1BOD测定仪。因为MS-1BOD与BOD-300在原理和测量方法上基本相同，仅测量室中流态稍有不同。

BOD-300和Biomonitor仪器在功能上都分为四部分：采样单元、水样转换单元、测量单元、控制、数据记录和处理单元，其中测量单元是传感器的核心构造。这两种仪器显著不同的地方就在于测量单元中微生物的测量状态：BOD-300仪器中微生物采用生物膜包埋方式，即生物膜及其与溶解氧传感器探头的紧密接触，这种结构也是目前传感器研究和商品化的典型结构。Biomonitor中微生物处于分散悬浮状态，从而微生物可以和测试水样直接接触。

分散悬浮状态的Biomonitor仪器虽然很大程度上解决了生物膜方式的问题，但是这种测量方法也有其自身的弊端。一是它所使用的微生物需测量需现场提供。因此它一般仅用于污水处理厂BOD浓度的测定，却无法满足远离污水处理厂的天然水体监测。二是频繁的更换敏感材料微生物，就会因各组微生物活性状态不一致而导致测量缺乏统一基准的问题。

微生物采用生物膜包埋方式的BOD-300仪器，虽然生物膜包埋方式中生物膜是由生产仪器的厂家提供，可使测量所需微生物得到保证，但是这种仪器也存在着如下问题：其一，仪器中溶解氧探头测量的不是测试水样中真实的溶解氧含量，而是扩散通过生物膜的氧量，使得电信号减弱了3-6个数量级。所以这种仪器不仅需要良好的测量环境，而且需要极其精确的溶解氧仪器的支持，这就使得整体传感器的价格上升，达1万美元以上。其二，这种BOD测定仪器的测量范围不仅受微生物自身代谢的制约，而且在很大程度上受包埋微生物的多孔膜的传质控制，导致测量线形范围低，一般仅能到几十毫克/升，低于城市污水的BOD水平，只能稀释后再进行测量。

针对上述仪器的不足和缺陷，专利CN1138141C公开了一种“生化需氧量生物传感器”，该传感器采用固定化微生物颗粒与缓冲溶液或缓冲溶液与待测水样的混合溶液通过磁力搅拌与微量曝气相结合，能达到迅速传质和溶解氧平衡作用，有效扩大了线性测量范围。但是，该装置采用磁力搅拌的形式在实际反应过程中很难控制，磁力搅拌子容易失控，导致一次搅拌过程需要多次启动磁力搅拌装置，大大增加了测定时间。另则，该装置内的固定化微生物直接放置在生化反应测量室内，容易导致排水口堵塞，也不利于固定化微生物周期性地取出。另外，该仪器将测量室放置于恒温水浴中，导致装置整体体积较大，结构复杂，不利于仪器小型化的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应器式生化需氧量快速测定仪，使其不仅能有效扩大其线性测量范围，缩短测量时间，而且结构简单，操作方便，体积小，重量轻，从而便于开发和利用。

本发明的技术方案如下：

一种反应器式生化需氧量快速测定仪，含有生化反应测量室，放在生化反应测量室内的固定化微生物颗粒，置于生化反应测量室中的溶解氧电极，曝气装置以及设置在生化反应测量室外部的恒温装置，其特征在于：所述的生化反应测量室内设有一个网笼，将固定化微生物颗粒放置在网笼内；所述的曝气装置通过微量曝气管与生化反应测量室中的待测水样直接接触，所述的恒温装置采用金属热包容体。

本发明所述金属热包容体是由金属壳体，设置在金属壳体内的电加热管和恒温控制器组成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明取消了原有的磁力搅拌装置，用适当增加曝气量代替搅拌装置，既能达到迅速传质和溶解氧平衡作用，有效扩大线性测量范围(检测的有效范围为0-200mg/l)，又简化了检测流程、避免了复杂的管路设计，缩短了测量时间；②将固定化微生物放于网笼内，既不易堵塞排水口，也便于固定化微生物周期性地更换；③将原来的恒温水浴装置设计为金属包容体，使该仪器的整体体积和重量大为减小，具有体积小、重量轻的小型化的特点，便于开发和现场使用。

附图说明：

图1为本发明提供的反应器式生化需氧量快速测定仪结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的工作原理、具体结构和实施作进一步的说明。

本发明提供的反应器式生化需氧量快速测定仪，主要包括生化反应测量室2，放置在生化反应测量室内的固定化微生物颗粒8，置于生化反应测量室中的溶解氧电极6，与生化反应测量室中的待测水样直接接触的微量曝气管1，设置在生化反应测量室内的网笼7以及设置在生化反应测量室外部的金属热包容体3。金属热包容体是由金属壳体，设置在壳体内的电加热管4，温度传感器9以及与电加热管和温度传感器相连的恒温控制装置5。

测量时，将固定化微生物颗粒8放置在网笼7内，固定化微生物颗粒与待测样品在生化反应测量室1中混合，用微量曝气管1进行搅拌和曝气，使其中溶解氧饱和，继续微量曝气直至溶解氧降至一新的稳定状态。溶解氧两个稳态之间的差值即代表所测溶液的BOD值。本发明通过适当提高曝气量(400-600ml/min)，可以使生化反应测量室里的微生物处于悬浮状态，这样取消了原来的磁力搅拌装置，简化了测量室的结构。当测量开始时，微生物处于内源呼吸状态，测量室中空白溶液的溶解氧浓度保持稳定状态。注入测试水样后，微生物转为外源呼吸，溶液中的溶解氧浓度持续下降，直至达到一个新的稳定状态。这两个溶解氧稳定状态之间的差值与水样的BOD浓度在0～200mg/l的范围内有着相对稳定的线性相关关系。

实施例

用本发明所提供的仪器进行标准BOD样品的测定。

分别配置BOD浓度为5mg/l，20mg/l，50mg/l，100mg/l，200mg/l的标准GGA溶液，作15min检测。试验条件为：水浴30±1℃，去离子水稀释，曝气量为400-600ml/min。BOD值为5mg/l的GGA标准液检测达到平衡时间最短，耗时5min，BOD值为200mg/l的GGA标准液检测达到平衡所需时间最长，为13min。

检测结果表明，该仪器的检测范围为0-200mg/l，测量所达到的线形相关系数为0.996，满足实际废水在线测量的要求。

标准曲线的线性相关系数为0.9908，标准方程为ΔDO＝0.0082×BOD。

Claims (2)

1.一种反应器式生化需氧量快速测定仪，含有生化反应测量室(2)，放置在生化反应测量室内的固定化微生物颗粒(8)，置于生化反应测量室中的溶解氧电极(6)，曝气装置以及设置在生化反应测量室外部的恒温装置，其特征在于：所述的生化反应测量室内设有一个网笼(7)，将固定化微生物颗粒放置在网笼内；所述的曝气装置通过微量曝气管(1)与生化反应测量室中的待测水样直接接触，所述的恒温装置采用金属热包容体(3)。

2.按照权利要求1所述的反应器式生化需氧量快速测定仪，其特征在于：所述的金属热包容体是由金属壳体，设置在金属壳体内的电加热管(4)、温度传感器(9)和恒温控制器(5)组成。