專利名稱：反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)中生化需氧量(BOD)快速測(cè)定分析儀器，特別涉及一種反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用生物傳感器進(jìn)行BOD的快速測(cè)定，國(guó)外典型產(chǎn)品有日本的NisshinBOD-300和德國(guó)的Biomonitor，國(guó)內(nèi)有中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所研制的MS-1BOD測(cè)定儀。因?yàn)镸S-1BOD與BOD-300在原理和測(cè)量方法上基本相同，僅測(cè)量室中流態(tài)稍有不同。
BOD-300和Biomonitor儀器在功能上都分為四部分采樣單元、水樣轉(zhuǎn)換單元、測(cè)量單元、控制、數(shù)據(jù)記錄和處理單元，其中測(cè)量單元是傳感器的核心構(gòu)造。這兩種儀器顯著不同的地方就在于測(cè)量單元中微生物的測(cè)量狀態(tài)BOD-300儀器中微生物采用生物膜包埋方式，即生物膜及其與溶解氧傳感器探頭的緊密接觸，這種結(jié)構(gòu)也是目前傳感器研究和商品化的典型結(jié)構(gòu)。Biomonitor中微生物處于分散懸浮狀態(tài)，從而微生物可以和測(cè)試水樣直接接觸。
分散懸浮狀態(tài)的Biomonitor儀器雖然很大程度上解決了生物膜方式的問(wèn)題，但是這種測(cè)量方法也有其自身的弊端。一是它所使用的微生物需測(cè)量需現(xiàn)場(chǎng)提供。因此它一般僅用于污水處理廠BOD濃度的測(cè)定，卻無(wú)法滿足遠(yuǎn)離污水處理廠的天然水體監(jiān)測(cè)。二是頻繁的更換敏感材料微生物，就會(huì)因各組微生物活性狀態(tài)不一致而導(dǎo)致測(cè)量缺乏統(tǒng)一基準(zhǔn)的問(wèn)題。
微生物采用生物膜包埋方式的BOD-300儀器，雖然生物膜包埋方式中生物膜是由生產(chǎn)儀器的廠家提供，可使測(cè)量所需微生物得到保證，但是這種儀器也存在著如下問(wèn)題其一，儀器中溶解氧探頭測(cè)量的不是測(cè)試水樣中真實(shí)的溶解氧含量，而是擴(kuò)散通過(guò)生物膜的氧量，使得電信號(hào)減弱了3-6個(gè)數(shù)量級(jí)。所以這種儀器不僅需要良好的測(cè)量環(huán)境，而且需要極其精確的溶解氧儀器的支持，這就使得整體傳感器的價(jià)格上升，達(dá)1萬(wàn)美元以上。其二，這種BOD測(cè)定儀器的測(cè)量范圍不僅受微生物自身代謝的制約，而且在很大程度上受包埋微生物的多孔膜的傳質(zhì)控制，導(dǎo)致測(cè)量線形范圍低，一般僅能到幾十毫克/升，低于城市污水的BOD水平，只能稀釋后再進(jìn)行測(cè)量。
針對(duì)上述儀器的不足和缺陷，專利CN1138141C公開了一種“生化需氧量生物傳感器”，該傳感器采用固定化微生物顆粒與緩沖溶液或緩沖溶液與待測(cè)水樣的混合溶液通過(guò)磁力攪拌與微量曝氣相結(jié)合，能達(dá)到迅速傳質(zhì)和溶解氧平衡作用，有效擴(kuò)大了線性測(cè)量范圍。但是，該裝置采用磁力攪拌的形式在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中很難控制，磁力攪拌子容易失控，導(dǎo)致一次攪拌過(guò)程需要多次啟動(dòng)磁力攪拌裝置，大大增加了測(cè)定時(shí)間。另則，該裝置內(nèi)的固定化微生物直接放置在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)，容易導(dǎo)致排水口堵塞，也不利于固定化微生物周期性地取出。另外，該儀器將測(cè)量室放置于恒溫水浴中，導(dǎo)致裝置整體體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于儀器小型化的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，使其不僅能有效擴(kuò)大其線性測(cè)量范圍，縮短測(cè)量時(shí)間，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，重量輕，從而便于開發(fā)和利用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，含有生化反應(yīng)測(cè)量室，放在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)的固定化微生物顆粒，置于生化反應(yīng)測(cè)量室中的溶解氧電極，曝氣裝置以及設(shè)置在生化反應(yīng)測(cè)量室外部的恒溫裝置，其特征在于所述的生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)設(shè)有一個(gè)網(wǎng)籠，將固定化微生物顆粒放置在網(wǎng)籠內(nèi)；所述的曝氣裝置通過(guò)微量曝氣管與生化反應(yīng)測(cè)量室中的待測(cè)水樣直接接觸，所述的恒溫裝置采用金屬熱包容體。
本發(fā)明所述金屬熱包容體是由金屬殼體，設(shè)置在金屬殼體內(nèi)的電加熱管和恒溫控制器組成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①本發(fā)明取消了原有的磁力攪拌裝置，用適當(dāng)增加曝氣量代替攪拌裝置，既能達(dá)到迅速傳質(zhì)和溶解氧平衡作用，有效擴(kuò)大線性測(cè)量范圍(檢測(cè)的有效范圍為0-200mg/l)，又簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程、避免了復(fù)雜的管路設(shè)計(jì)，縮短了測(cè)量時(shí)間；②將固定化微生物放于網(wǎng)籠內(nèi)，既不易堵塞排水口，也便于固定化微生物周期性地更換；③將原來(lái)的恒溫水浴裝置設(shè)計(jì)為金屬包容體，使該儀器的整體體積和重量大為減小，具有體積小、重量輕的小型化的特點(diǎn)，便于開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)使用。


圖1為本發(fā)明提供的反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理、具體結(jié)構(gòu)和實(shí)施作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明提供的反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，主要包括生化反應(yīng)測(cè)量室2，放置在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)的固定化微生物顆粒8，置于生化反應(yīng)測(cè)量室中的溶解氧電極6，與生化反應(yīng)測(cè)量室中的待測(cè)水樣直接接觸的微量曝氣管1，設(shè)置在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)的網(wǎng)籠7以及設(shè)置在生化反應(yīng)測(cè)量室外部的金屬熱包容體3。金屬熱包容體是由金屬殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)的電加熱管4，溫度傳感器9以及與電加熱管和溫度傳感器相連的恒溫控制裝置5。
測(cè)量時(shí)，將固定化微生物顆粒8放置在網(wǎng)籠7內(nèi)，固定化微生物顆粒與待測(cè)樣品在生化反應(yīng)測(cè)量室1中混合，用微量曝氣管1進(jìn)行攪拌和曝氣，使其中溶解氧飽和，繼續(xù)微量曝氣直至溶解氧降至一新的穩(wěn)定狀態(tài)。溶解氧兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的差值即代表所測(cè)溶液的BOD值。本發(fā)明通過(guò)適當(dāng)提高曝氣量(400-600ml/min)，可以使生化反應(yīng)測(cè)量室里的微生物處于懸浮狀態(tài)，這樣取消了原來(lái)的磁力攪拌裝置，簡(jiǎn)化了測(cè)量室的結(jié)構(gòu)。當(dāng)測(cè)量開始時(shí)，微生物處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，測(cè)量室中空白溶液的溶解氧濃度保持穩(wěn)定狀態(tài)。注入測(cè)試水樣后，微生物轉(zhuǎn)為外源呼吸，溶液中的溶解氧濃度持續(xù)下降，直至達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。這兩個(gè)溶解氧穩(wěn)定狀態(tài)之間的差值與水樣的BOD濃度在0～200mg/l的范圍內(nèi)有著相對(duì)穩(wěn)定的線性相關(guān)關(guān)系。
實(shí)施例用本發(fā)明所提供的儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)BOD樣品的測(cè)定。
分別配置BOD濃度為5mg/l，20mg/l，50mg/l，100mg/l，200mg/l的標(biāo)準(zhǔn)GGA溶液，作15min檢測(cè)。試驗(yàn)條件為水浴30±1℃，去離子水稀釋，曝氣量為400-600ml/min。BOD值為5mg/l的GGA標(biāo)準(zhǔn)液檢測(cè)達(dá)到平衡時(shí)間最短，耗時(shí)5min，BOD值為200mg/l的GGA標(biāo)準(zhǔn)液檢測(cè)達(dá)到平衡所需時(shí)間最長(zhǎng)，為13min。
檢測(cè)結(jié)果表明，該儀器的檢測(cè)范圍為0-200mg/l，測(cè)量所達(dá)到的線形相關(guān)系數(shù)為0.996，滿足實(shí)際廢水在線測(cè)量的要求。
標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)為0.9908，標(biāo)準(zhǔn)方程為ΔDO＝0.0082×BOD。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，含有生化反應(yīng)測(cè)量室(2)，放置在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)的固定化微生物顆粒(8)，置于生化反應(yīng)測(cè)量室中的溶解氧電極(6)，曝氣裝置以及設(shè)置在生化反應(yīng)測(cè)量室外部的恒溫裝置，其特征在于所述的生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)設(shè)有一個(gè)網(wǎng)籠(7)，將固定化微生物顆粒放置在網(wǎng)籠內(nèi)；所述的曝氣裝置通過(guò)微量曝氣管(1)與生化反應(yīng)測(cè)量室中的待測(cè)水樣直接接觸，所述的恒溫裝置采用金屬熱包容體(3)。
2.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，其特征在于所述的金屬熱包容體是由金屬殼體，設(shè)置在金屬殼體內(nèi)的電加熱管(4)、溫度傳感器(9)和恒溫控制器(5)組成。
全文摘要
反應(yīng)器式生化需氧量快速測(cè)定儀，涉及一種水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)中BOD快速測(cè)定分析儀器。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是在生化反應(yīng)測(cè)量室內(nèi)設(shè)有一個(gè)網(wǎng)籠，將固定化微生物顆粒放置在網(wǎng)籠內(nèi)；通過(guò)微量曝氣管與生化反應(yīng)測(cè)量室中的待測(cè)水樣直接接觸，其恒溫裝置采用金屬熱包容體。本發(fā)明取消了原有的磁力攪拌裝置，用適當(dāng)增加曝氣量代替攪拌裝置，既能達(dá)到迅速傳質(zhì)和溶解氧平衡作用，有效擴(kuò)大線性測(cè)量范圍，又簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程、避免了復(fù)雜的管路設(shè)計(jì)，縮短了測(cè)量時(shí)間；同時(shí)將固定化微生物放于網(wǎng)籠內(nèi)，既不易堵塞排水口，也便于周期性地更換；采用金屬包容體作為恒溫裝置，使該儀器的整體體積和重量大為減小，具有體積小、重量輕的小型化的特點(diǎn)，便于開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)使用。
文檔編號(hào)C12Q1/02GK1790002SQ20051008698
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者張力生, 魏國(guó), 金光宇 申請(qǐng)人:北京清能創(chuàng)新科技有限公司