专利名称：在线监测废水的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在线监测废水BOD的方法以及实现该方法的装置，本发明的方法和装置特别适于测定石化废水的BOD值。
BOD(Biochemical Oxygen Demand)，即生物化学需氧量，是水体有机污染综合指标，在水质评价、废水可生化性评估等方面具有重要的价值，其概念和方法已经被沿用了近百年。然而，经典的BOD测定法(即BOD5标准稀释法)采用微生物5日培养法，操作繁琐、耗时、劳动量大、5天以后才能得到测定结果，难以直接用于指导废水生物处理，是一极大缺憾。
日本学者Karube发明了BOD微生物传感器方法，能够在数十分钟测得废水BOD值，而且重复性较好，是一种具有挑战性的方法学革新，受到学者和环境保护部门青睐，有关研究报道延续不断。BOD微生物传感器的原理也是基于微生物对有机物的耗氧代谢，与传统方法的差别在于，传统方法通过培养5天的绝对耗氧量计算BOD值，而微生物传感器法测定BOD只涉及到初始氧化速率。将固定化微生物与氧电极构成传感器，水体中含有可生化有机物时，微生物膜可利用有机底物进行外源呼吸，从而消耗水体中的溶解氧，使氧电极的输出电流下降，下降的电流值与BOD浓度有一定的线性关系。这种方法的响应时间约10分钟，测定周期在30分钟左右，与传统方法相比，不仅快速，而且操作简便，易于自动化。如果这种微生物传感器法能直接与废水处理装置相连，在线(on line)测定BOD，能更加适时地进行废水处理的监控，提高废水处理效率。
本发明的目的是提供一种在线监测废水BOD的方法，利用微生物传感器在线监测石化废水BOD值，该方法简便易行，响应稳定，能够及时反映被测废水的水质特性。
本发明的另一目的是提供该废水在线监测的装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术措施利用申请人已经构建的BOD微生物传感器组成流通式测定系统；标定工作系统的参数，进行在线测定。其步骤是A．采用已经报道的微生物传感器(环境科学学报，1986，6184-192)，以0．750D／ml的生物量、夹心法制作微生物菌膜，驯化微生物菌膜采用33mg／L的标准GGA溶液、约30mg／L的石化废水先后各驯化12小时的方法。
B．以流通式BOD测定装置(见
图1)，进行响应范围、测定周期、变异系数、相关性等性能检测。
C．以空白磷酸盐缓冲液流经工作系统使之达到稳定状态后，以16．5mg／L的标准GGA溶液标定工作系统，输出信号经测氧仪记录在记录纸上，或经主机打印下来。再用各种类型的废水48小时不间断地连续流动注射分析，通过响应电流的变化情况直接反映了废水的水质变化，即为在线测定。在在线监测实验中，传感器测出的BOD值与传统方法很相近(见表1)， 响应电流的变化情况直接反映了不同废水的性质(见图2)。
用于实现本发明的方法的装置包括一个废水处理器，具有废水进样口、废水出样口和一个磁力搅拌器；一个蠕动泵，进口连接废水出样口和空白缓冲液储存罐，出口连接微生物传感器；一个微生物传感器，由生物敏感元件和氧电极组成，具有排水口连接废液池，氧电极连通测量仪主机。
本发明与现有监测废水的技术相比，具有以下优点和效果简化了原操作步骤，大大缩短了废水BOD值测定的周期，测定方便、快速，响应稳定可靠，基本实现了废水的在线监测，能够反映出被测废水的水质特性，适用于水质的快速检测与评估。
图1为一种流通式BOD测定装置结构示意图。
图2为在线监测BOD值变化曲线示意图。
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。
根据
图1可知，废水处理器1具有一废水进样口2和一废水出样口3，下置磁力搅拌器8，废水出样口3与蠕动泵4相连；蠕动泵4连通空白缓冲液储存罐10和微生物传感器5；微生物传感器5由生物敏感元件6和氧电极7组成，氧电极7连通主机11，传感器5具有一排水口连通废液池9。
该测定装置由微生物传感器、蠕动泵和主机三部分组成。主机包括稳压电源供电系统、模拟电路放大系统、I／F转换系统、单片计算机控制系统及其软件、LD数字显示单元，微型打印机和外壳等部分。该装置具有如下基本功能测定方式选择动态法和稳态法；自动平衡提示，提示加样，自动打印和显示测定结果，样品号和BOD浓度值。
在线测定的方法是待测废水首先经过进水口2进入废水处理器1，在磁力搅拌器8的搅拌下进行饱和溶氧过程；其次氧饱和后的废水经出样口3与一定量的空白缓冲液10混合进入蠕动泵4，由蠕动泵来控制系统流速约为1mL／min；流出的废水样进入微生物传感器5，其中的生物敏感元件6(微生物菌膜)对于废水中的可生化物质进行耗氧代谢，消耗溶液中的氧，与生物膜紧密接触的氧电极7对此作出响应，将氧的减少量转化为电流值的变化，传输入主机11，废液排至废液池9。响应电流的变化被主机11显示并打印出来。
根据图2可知，在线监测实验中，我们利用测氧仪连接记录仪的方式，绘制了流经的废水对响应电流的影响曲线图。图中可见，A阶段为16．5mg／L的标准GGA溶液流经BOD微生物传感器1小时，标定系统参数；B阶段为1#浮选池出水流经约9小时，响应值变化始终在2．4％以内，为293mg／L；C阶段为总排水口出水流6小时，响应值变化始终在4．4％以内，为53．8mg／L；D阶段为隔油池出水流经12小时，响应值变化在1．9％以内，为232．2mg／L；E阶段为1#浮选池出水流经8小时，响应值变化在1．7％以内，为207．8mg／L；F阶段为隔油池出水流经12小时，响应变化值在3．5％之间，为414．8mg／L。各阶段的测定值与传统方法测出值比较一致。总之，对于所测的五种类型的废水响应稳定，干扰很小，变化值不超过5％，证明了在线工作的可行性。
表1为在线测定实验数据。
在线测定中，首先以16．5mg／L的标准GGA溶液标定工作系统，然后用各种类型的废水48小时不间断地连续流动注射分析，通过响应电流的变化情况直接反映废水的水质变化。表中可见，BOD传感器连续工作48小时，对于各种浓度废水的响应稳定，较长时间内变化很小，且与传统方法测定结果接近。说明可用此种方法进行废水的连续监测。
权利要求
1.一种在线监测废水的方法，包括下列步骤A、用0．750D／ml的生物量制作微生物菌膜，菌膜以33mg／L的标准GGA溶液、30mg／L的石化废水各驯化12小时；B、以流通式BOD测定装置进行响应范围、测定周期、变异系数等性能检测；C、以16．5mg／L的标准GGA溶液标定微生物传感器，输出信号经测氧仪记录，在线测定不同废水的性质。
2.一种用于实现权利要求1的方法的装置，该装置包括一个废水处理器(1)，废水进样口(2)、废水出样口(3)和一个磁力搅拌器(8)；一个蠕动泵(4)，进口连接废水出样口(3)和空白缓冲液储存罐(10)，出口连接微生物传感器(5)；一个微生物传感器(5)，微生物传感器(5)由生物敏感元件(6)和氧电极(7)组成，排水口连接废液池(9)，氧电极(7)连通主机(11)。
全文摘要
本发明公开了一种在线监测废水BOD的方法与装置,利用废水中筛选出的微生物,构成测定废水BOD的微生物传感器,在经标准GGA溶液标定后,可以定量测定持续流经的废水BOD值,通过使用本发明的方法和装置,就可得到所测废水的BOD变化曲线,进而获知废水的性质变化。该发明测定方便、快速、响应稳定可靠,适用于水质的快速检测与评估。
文档编号C12Q1/02GK1290859SQ0011609
公开日2001年4月11日 申请日期2000年10月25日 优先权日2000年10月25日
发明者张先恩, 陈亚丽, 裴剑锋, 李炜, 张治平 申请人:中国科学院武汉病毒研究所