一种用于测量生活污水中BOD5含量的便携式荧光装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于测量生活污水中BOD₅含量的便携式荧光装置。

背景技术：

分子荧光光谱分析方法是利用某些物质分子受光照射时，会发出不同特征和强度的荧光光谱，利用这一特性，可对这些物质进行定性或定量分析，已经在多个领域广泛应用。荧光分析方法具有测试时间短，灵敏度高的优点，比可见-紫外分光光度法、比色法高2～3个数量级。

常见的台式分子荧光仪，由于需要输出高密度和宽频带的光谱，需要采用高能量光源发射照射样品从而得到相关荧光图谱，仪器对环境条件要求严格，限制了台式荧光仪的使用场所，而且一般多为离散采样测量，不能将测试时间短的优点有效应用到污水监测当中，无法实时获取反映水体状况的参数。

随着光电技术的发展，LED光源的发光不稳定、光源输出功率低、成本高等问题得到改善，现在的LED光源可提供较高输出能量的单色光，这为现场荧光技术的实现提供可能。

国外生产的便携式荧光仪常用于叶绿素和溶解性有机物的测定，而且测试量程较低，一般为ppb级别，很少用于生活污水中的BOD₅的检测。

国内BOD₅的检测方法采用《稀释与接种法HJ505-2009》，测试周期需要五天，测试时间长，数据获取时间慢，如果能利用荧光分析方法测试周期短的优势进行生活污水水质监测，可较快获取污水中BOD₅的相关信息，及时获取污水有机物污染情况或污水处理效果。

而现有的现场荧光分析设备主要是分析水体中的有机成分，比如叶绿素、油类等，很少用于水体中BOD₅的测试。而且测试方式一般为荧光探头浸没在水体中，如果连续进行测试的话，探头已被水体中的藻类、杂质等污染，需要定期清洗。或者在实验室条件下，将水体进行高速离心分离。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于测量生活污水中BOD₅含量的便携式荧光装置。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于测量生活污水中BOD₅含量的便携式荧光装置，其特征在于：所述的便携式荧光装置设有光源模块、污水样品测试箱、光电传感模块和数据处理单元；所述光源模块采用能够发出激发波长为280nm±1nm的光的LED作为光源，所述污水样品测试箱由箱体和流通管组成，所述箱体为由不透光材料制成，且该箱体设有进光孔和出光孔，所述流通管由透光材料制成，且所述流通管固定在所述箱体的内部，所述光源模块固定在所述箱体上并遮蔽所述进光孔，使得所述光源模块的LED所发出的光能够通过所述进光孔照射到盛放在所述流通管内的受测污水样品上，以激发荧光，所述光电传感模块固定在所述箱体上并遮蔽所述出光孔，且所述光电传感模块能够通过所述出光孔测量所述箱体内部的发射波长为340nm的荧光的荧光强度，所述数据处理单元能够将所述光电传感模块输出的荧光强度模拟信号转换为表征受测污水样品中BOD₅含量的荧光强度数字信号。

为了优化光对荧光强度的测量效果，作为本实用新型的优选实施方式：所述的箱体具有四个侧面，且该四个侧面均开设有通孔，其中两个相邻的所述侧面上的通孔即分别为所述进光孔和出光孔，所述进光孔和出光孔均安装有滤光片，该滤光片仅能允许激发波长为280nm±1nm的光通过，其余两个所述侧面上的通孔均安装有反射镜片，使得照射到所述反射镜片上的光能够被反射到盛放在所述流通管内的受测污水样品上。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的箱体采用镁合金材料制成，所述的流通管采用石英玻璃制成。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的光电传感模块设有光电倍增管和信号放大电路，所述光电倍增管经所述出光孔朝向所述箱体的内部布置，所述光电倍增管的电流输出信号经所述信号放大电路放大并转换为电压信号后输出为所述荧光强度模拟信号。

为了便于受测污水样品的自动采样，作为本实用新型的优选实施方式：所述的便携式荧光装置还设有进样水泵、进水管和排水管；所述流通管的顶面设有进水口和出水口，所述箱体的顶面设有两个水管过孔，所述进水管的进水口连接所述进样水泵的出水口，所述进水管的出水口穿过其中一个所述水管过孔进入所述箱体内部后连接所述流通管的进水口，所述排水管的进水口穿过另一个所述水管过孔进入所述箱体内部后连接所述流通管的出水口。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的便携式荧光装置还设有数据记录设备，所述数据记录设备通过串口连接所述数据处理单元，以存储和显示所述数据处理单元输出的荧光强度数字信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型能够测得表征受测污水样品中BOD₅含量的荧光强度数据，具有测量准确性高、方便携带、成本低的优点，适于在现场或者不能固定测试点的场所下进行荧光测试，可应用于市政污水厂或地表水体等场所测定水体中有机物信息测定。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的便携式荧光装置的系统框图；

图2为本实用新型中污水样品测试箱的立面结构示意图；

图3为本实用新型中污水样品测试箱的平面结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型公开的是一种用于测量生活污水中BOD₅含量的便携式荧光装置，其发明构思为：本实用新型的便携式荧光装置设有光源模块1、污水样品测试箱2、光电传感模块3和数据处理单元；光源模块1采用能够发出激发波长为280nm±1nm的光的LED作为光源，污水样品测试箱2由箱体21和流通管22组成，箱体21为由不透光材料制成，以便于在箱体21的内部形成无光环境，且该箱体21设有进光孔21a和出光孔21b，流通管22由透光材料制成，且流通管22固定在箱体21的内部，光源模块1固定在箱体21上并遮蔽进光孔21a，使得光源模块1的LED所发出的光能够通过进光孔21a照射到盛放在流通管22内的受测污水样品上，以激发荧光，光电传感模块3固定在箱体21上并遮蔽出光孔21b，且光电传感模块3能够通过出光孔21b测量箱体21内部的发射波长为340nm的荧光的荧光强度，数据处理单元能够将光电传感模块3输出的荧光强度模拟信号转换为表征受测污水样品中BOD₅含量的荧光强度数字信号。

本实用新型以上述荧光强度数字信号表征受测污水样品中BOD₅含量是基于：文献资料表明，水体中的色氨酸类有机物常反映BOD₅情况，而荧光波段中280nm/340nm波长位置一般与色氨酸类有机物相关，因此设置装置的激发波长通道为280nm、发射波长记录信号通道为340nm。从而，在测量得到上述荧光强度数字信号后，通过分析目标污水厂生活污水处理过程各个节点确定污水有机物的类型及情况，同时分析不同节点的BOD₅含量情况，可建立BOD₅含量的测定模型，即Y＝k1m1*F-m2k2，其中，Y为污水样本中BOD₅含量，k1、k2为校正系数，m1、m2为模型参数，F为测量得到的荧光强度数字信号所对应的荧光强度值，k1、k2、m1、m2该四个参数可通过实测多组BOD₅含量Y和荧光强度值F进行数据拟合得到。

在上述发明构思的基础上，本实用新型采用以下优选的结构：

为了优化光对荧光强度的测量效果，作为本实用新型的优选实施方式：箱体21具有四个侧面，且该四个侧面均开设有通孔，其中两个相邻的侧面上的通孔即分别为进光孔21a和出光孔21b，进光孔21a和出光孔21b均安装有滤光片4，该滤光片4仅能允许激发波长为280nm±1nm的光通过，其余两个侧面上的通孔均安装有反射镜片5，使得照射到反射镜片5上的光能够被反射到盛放在流通管22内的受测污水样品上。

作为本实用新型的优选实施方式：箱体21采用镁合金材料制成，流通管22采用石英玻璃制成。

作为本实用新型的优选实施方式：光电传感模块3设有光电倍增管和信号放大电路，光电倍增管经出光孔21b朝向箱体21的内部布置，光电倍增管的电流输出信号经信号放大电路放大并转换为电压信号后输出为荧光强度模拟信号，其中，优选将信号放大电路的输入端与光电倍增管的阳极输出插针电性连接，以减少外部噪声对信号的影响；并且，上述光源模块1的LED的输入电压优选为4.5～5.0V，光电倍增管的最大输出信号电压有选为4V，负载阻抗10k欧姆。

为了便于受测污水样品的自动采样，作为本实用新型的优选实施方式：便携式荧光装置还设有进样水泵6、进水管7和排水管8；流通管22的顶面设有进水口22a和出水口22b，箱体21的顶面设有两个水管过孔，进水管7的进水口连接进样水泵6的出水口，进水管7的出水口穿过其中一个水管过孔进入箱体21内部后连接流通管22的进水口22a，排水管8的进水口穿过另一个水管过孔进入箱体21内部后连接流通管22的出水口22b；从而，通过用进样水泵6抽吸污水水源，即可连续、自动的将受测污水样品抽入流通管22中，且在测量完成后通过排水管8排走，并再将新的受测污水样品抽入流通管22中。

作为本实用新型的优选实施方式：便携式荧光装置还设有数据记录设备，数据记录设备通过串口连接数据处理单元，以存储和显示数据处理单元输出的荧光强度数字信号，该数据记录设备可以是平板电脑等设备。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。