基于生物气检测的生物活性检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水生物处理领域，特别涉及一种基于生物气检测的生物活性检测装 置及方法。
【背景技术】
[0002] 微生物是污水生物处理反应器内活性污泥的主要成分，其对污染物的降解能力影 响着污水处理效果。因此，微生物的活性是污水生物处理中重要的生物检测指标，同时也是 筛选种泥的重要参考指标。
[0003] 传统的污泥活性检测方法较为简陋。例如厌氧污泥活性测试中，通常采用排水法 测定产生的气体的体积并通过一定的换算得到污泥的活性。该方法未能考虑压力对气体体 积的作用。因此，精确度较低。采用高等仪器例如气相色谱检测产生的生物气得成分或者 液相色谱检测水相中基质的浓度的方法在实际中也有被采用的先例。然而高等仪器的介入 虽然提高了污泥活性检测的精度，却使得污泥活性检测的成本较高，也较为繁琐。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种操作简单、检测迅速、 结果精确的基于生物气检测的生物活性检测装置及方法。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明的技术方案如下：
[0006] -种基于生物气检测的生物活性检测装置，包括反应瓶和气压表，所述反应瓶内 设置有杂气吸收系统，该反应瓶瓶口密封，气压表的检测压力端通过瓶口与反应瓶连通。
[0007] 作为优选：所述反应瓶包括反应瓶主体和反应瓶瓶盖，所述反应瓶瓶盖开有与气 压表的检测压力端相应的孔口，气压表的检测压力端穿过该孔口伸入反应瓶中，瓶口处由 穿孔橡胶塞密封。
[0008] 作为优选：所述杂气吸收系统包括连接杆和棉花团，所述连接杆上端连接在反应 瓶瓶盖上，棉花团缠绕于连接杆下端，该棉花团蘸有吸收杂气的溶液。
[0009] 杂气为试验检测过程中不需要的气体，例如杂气吸收系统用于吸收产气中的C02， 则相应地在棉花团上蘸有NaOH溶液，NaOH溶液蘸取液浓度为0.0 lmol/L，根据产生杂气的 不同，棉花团中蘸有的溶液也可以不相同，目的在于将杂气完全吸收使得反应瓶内压力变 化仅仅由目标气体所致即可。该装置可用于厌氧产甲烷活性测试、厌氧氨氧化活性测试、厌 氧反硝化活性测试，其中存在的杂气均为C0 2。
[0010] 作为优选：所述气压表为数字气压表，包括数字显示屏和检测压力端，数字气压表 量程范围0~lOOKPa，测量精度为满量程的±0. 01%。
[0011] 作为优选：所述反应瓶主体上设置有至少一个预留取样口，该预留取样口上设置 有密封盖，并通过橡胶塞密封。
[0012] 本发明同时提供一种基于生物气检测的生物活性检测方法，包括上述的基于生物 气检测的生物活性检测装置，包括以下步骤：
[0013] S1、配制反应底物、微量元素和营养母液，准备待测微生物样品；
[0014] S2、将步骤Sl中物品加入反应瓶内，控制反应条件，密封检测装置，定时记录气压 表气压读数直至活性测试完成；
[0015] S3、计算微生物活性。
[0016] 作为优选：所述步骤S3具体为：S2反应结束后，测定污泥的质量VSS ;根据测试结 果，绘制气压P(Pa)与时间t(h)的关系曲线图，选择曲线中部线性斜率最大的一段进行线 性回归，得到斜率S(Pa/h);最后通过下式计算厌氧污泥活性：
[0017]
[0018] 其中 Activity :g COD. CH4/g VSS. h ;
[0019] V:V为反应瓶中气体体积，m3;
[0020] S:曲线斜率，Pa/h;
[0021] R:摩尔气体常数，8. 314 ;
[0022] T:试验温度，K ;
[0023] VSS:污泥质量，g。
[0024] 作为优选：所述步骤S2中，将SI中物品加入反应瓶后，采用氮气吹扫反应瓶内液 体以去除反应液中的溶解氧，然后拧紧反应瓶瓶盖以密封瓶口，该过程中避免空气中氧气 混入；将反应瓶放到摇床上；反应过程中，观察数字气压表数值，每隔一段时间记录一次压 力值，如每隔lh、2h、3h等，根据反应条件而定，记录时长不少于24h。
[0025] 作为优选：控制摇床上温度为30~35°C，转速为0~30rpm。
[0026] 作为优选：所述步骤S2中，反应瓶内反应区混合液加入量为反应瓶总体积的 40%~80%。
[0027] 所述数字气压表压力检测端通过穿孔橡胶塞中的圆孔与反应瓶内的气体相接触 并实时测量气体的压力。同时，反应瓶瓶盖与穿孔橡胶塞相作用并完成反应瓶口的密封。杂 气吸收系统置于反应瓶内部。在微生物活性测试过程中，反应瓶内微生物与底物发生反应 产生生物气。杂气吸收系统吸收掉不需要检测的气体。因此，反应瓶中气体压力的变化均 由目标生物气所致。检测装置整体处于完全密封状态，微生物活性产生的气体的质量完全 可由压力计测得的压力值计算得出。通过压力表监测反应瓶内压力变化，从而得知微生物 与底物的反应进程。方法可用于测定与底物反应产生难溶于水气体的微生物的活性，如厌 氧污泥的产甲烷活性、反硝化活性及厌氧氨氧化活性等。
[0028] 如上所述，本发明的有益效果是：
[0029] 该基于数字信号的微生物活性检测装置因装有超高精度数字气压表，灵敏度高， 测定结果精确；同时数字气压表与反应瓶组装成一体化装置，灵活性高，本发明装置测定微 生物活性时，可直接读取压力表的数值，无需开启瓶盖取样，既防止了空气进入反应瓶内破 坏厌氧反应条件，又节省了测试样品所消耗的人力物力。微生物活性检测装置和方法操作 简单，检测迅速，结果稳定，成本低廉。方法适用于任何产生难溶于水的气体的微生物活性 的测量。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的检测装置的结构示意图；
[0031] 图2为本发明检测方法中的P-t曲线；
[0032] 图3为本发明检测方法中的线性回归曲线。
[0033] 零件标号说明
[0034] 1 数字显示屏
[0035] 2 检测压力端
[0036] 3 反应瓶瓶盖
[0037] 4 预留取样口
[0038] 5 密封盖
[0039] 6 反应瓶主体
[0040] 7 棉花团
[0041] 8 连接杆
【具体实施方式】
[0042] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0043] 如图1所示，一种基于生物气检测的生物活性检测装置，包括反应瓶和数字气压 表，所述反应瓶内设置有杂气吸收系统，反应瓶主体6和反应瓶瓶盖3，该反应瓶主体6的瓶 口由穿孔橡胶塞密封，并由反应瓶瓶盖3盖住，数字气压表包括数字显示屏1和检测压力端 2,数字气压表量程范围0~lOOKPa，测量精度为满量程的±0. 01 %。反应瓶瓶盖3开有与 数字气压表的检测压力端2相应的孔口，数字气压表的检测压力端2穿过该孔口伸入反应 瓶中，以实时测量反应瓶内气体的压力。
[0044] 所述杂气吸收系统包括连接杆8和棉花团7,连接杆8上端固定在反应瓶瓶盖3 上，棉花团7缠绕于连接杆8下端，该棉花团7蘸有吸收杂气的溶液。杂气为试验检测过 程中不需要的气体，例如杂气吸收系统用于吸收产气中的C0 2,则相应地在棉花团7上蘸有 NaOH溶液，NaOH溶液蘸取液浓度为0.0 lmol/L，根据产生杂气的不同，棉花团7中蘸有的溶 液也可以不相同，目的在于将杂气完全吸收使得反应瓶内压力变化仅仅由目标气体所致即 可。该装置可用于厌氧产甲烷活性测试、厌氧氨氧化活性测试、厌氧反硝化活性测试，其中 存在的杂气均为CO 2。
[0045] 为了便于取样备用，反应瓶主体6上设置有至少一个预留取样口 4,该预留取样口 4上设置有密封盖5,并通过橡胶塞密封。
[0046] 本发明同时提供一种基于生物气检测的生物活性检测方法，包括上述的基于生物 气检测的生物活性检测装置，包括以下步骤：
[0047] S1、配制反应底物、微量元素和营养母液，准备待测微生物样品：
[0048] 其中，微量元素和营养母液等属于现有常规技术，本例中例举一组：
[0049] 微量元素溶液组成：FeCl2 · 4H20,2000mg/L、NiCl2 · 6H20,50mg/L、CoCl2 · 6H20， 2000mg/L、（NH4) 6Mo702,90mg/L、ZnCl2,50