一种在线生化需氧量检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种在线生化需氧量检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]生化需氧量(BOD)是指微生物分解水中某些可被氧化的物质，特别是有机污染物所消耗的溶解氧的量。BOD是分析水体有机污染物含量的重要指标，是常规水质检测中最重要的参数之一，其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。国际上测定BOD的标准方法为五日培养法(即13005法)。地表水一般情况下有机物含量较低且含有足量微生物，因此测定地表水BOD5—般无需稀释，其具体过程为:将待测水样空气饱和后，避光恒温培养5日，根据培养前后溶解氧含量的变化直接计算生化需氧量。地表水BOD5法采用水体固有微生物，最大程度的克服了因样品有机物种类造成的分析结果差异而被普遍接受。但是BOD5耗时长、工作量大、重复性差，且不能及时反映水质的变化，从而不能实现水质的在线检测。
[0003]为了克服BOD5法的诸多不足之处，现有技术中公开了多种快速检测BOD的方法。这些方法均是以缩短检测时间为目的并以BOD5法检测值为基准的。如微生物膜传感器法、微生物膜反应器法、微生物燃料电池法等，其中以微生物传感器法的技术发展较成熟，使得其应用较广泛。
[0004]微生物传感器法首先将培养好的微生物采用物理或化学包埋方法制成生物膜，并使所述生物膜紧贴于氧电极的表面；紧贴于氧电极表面的生物膜遇到含有机物的待测水样时，生物膜内的微生物呼吸作用增强，耗氧增加，从而使得透过生物膜到达氧电极的待测水样的氧含量降低，从而获得待测水样的生化需氧量。这种方法是利用微生物呼吸作用的强弱与有机物含量成正比，从而计算水样的BOD含量。这种采用包埋方法制备的生物膜，增加了溶解氧及有机物在生物膜表面的扩散阻力，延长了响应时间；同时，这种方法需要采用一种空白溶液(一般为磷酸盐缓冲溶液)提供氧含量的一个基准值。在测量样品之前需要先测量空白溶液的溶解氧，并认为此溶解氧水平与待测水样的溶解氧水平一致，当样品流过微生物膜时，便可计算出电极表面溶解氧变化的差值。根据此方法发展的快速BOD测定仪如日本Nisshin公司生产的B0D2000，中国天津赛普的B0D220等虽然在实验室内对标准溶液具有良好的信号相应，但实际应用效果欠佳。一方面，因为仪器需要较多的维护及消耗，导致用户在使用过程中人力及使用成本增加。另一方面，以磷酸盐缓冲溶液作为氧含量的基准，在实际应用中增加了待检测水体二次污染的可能。专利(CN 101413915 B)提出的现场培养微生物膜反应器的方法采用待测水样内的微生物作为微生物源，可以有效的提高包埋方法制备的微生物膜的环境适应力；专利(PTC/CN2012/073691)提出的采用自来水为空白溶液的方法可以有效解决可能带来的磷酸盐污染问题，但仍需要人力定期进行自来水的补给；专利(201210313038.5)提出的采用双电极检测方法在实际使用中需要对两只电极进行维护，增加了仪器的制造及使用成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在线生化需氧量的检测方法和装置，本发明提供的方法简单，能够及时反映水体中有机物的变化，且本发明提供的装置制造和使用成本低，零排放，零污染。
[0006]本发明提供了一种在线生化需氧量的检测方法，包括以下步骤:
[0007]a)将微生物源进行微生物培养，得到微生物膜；
[0008]b)将待测水样依次通过所述步骤a)的微生物膜和氧电极，所述氧电极检测得到所述待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量；
[0009]c)将待测水样直接通过所述步骤b)中的氧电极，所述氧电极检测得到所述待测水样的初始氧含量；
[0010]d)根据所述步骤b)、c)得到的氧含量，得到所述待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值；
[0011]e)根据所述步骤d)得到的待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值和预定的标准曲线，得到所述待测水样的生化需氧量；
[0012]所述步骤b)和步骤c)没有时间顺序限制。
[0013]优选的，所述步骤b)设置于所述步骤c)之前。
[0014]优选的，所述步骤a)具体为:
[0015]al)将含微生物水样进行微生物初级培养，得到初级微生物膜；
[0016]a2)将含标准溶液的水样依次通过所述步骤al)得到的初级微生物膜和氧电极，氧电极检测得到标准溶液经所述初级微生物膜耗氧后的氧含量；
[0017]a3)将含标准溶液的水样直接通过所述氧电极，氧电极检测得到含标准溶液的水样的初始氧含量；
[0018]a4)重复步骤a2)和步骤a3)所述的过程，直至检测得到的含标准溶液的水样经初级微生物膜反应器耗氧后的氧含量和初始氧含量的差值稳定，完成微生物的培养，得到微生物月吴。
[0019]优选的，所述标准溶液为葡萄糖溶液、谷氨酸溶液、葡萄糖和谷氨酸混合溶液或蔗糖溶液中的一种或多种。
[0020]优选的，所述步骤a)中微生物培养的温度为20°C?45°C ;
[0021]所述步骤a)中微生物培养的时间为20小时?300小时。
[0022]优选的，所述步骤e)中的标准曲线按照以下步骤获得:
[0023]将水样依次通过所述步骤a)得到的微生物膜和氧电极，所述氧电极检测得到所述水样经微生物膜耗氧后的氧含量；
[0024]将含系列浓度标准溶液的水样依次通过所述步骤a)得到的微生物膜和氧电极，所述氧电极检测得到所述含系列浓度标准溶液的水样的经微生物膜耗氧后的氧含量；
[0025]根据所述含系列浓度标准溶液的水样经微生物膜耗氧后的氧含量和水样经微生物膜耗氧后的氧含量，得到微生物膜对所述系列浓度的标准溶液的耗氧量；
[0026]根据所述耗氧量及其对应的标准溶液的浓度，得到微生物膜的标准曲线。
[0027]本发明提供了一种在线生化需氧量的检测装置，包括第一进样装置、第二进样装置、微生物膜反应器、氧电极、氧还原电流检测装置和恒温装置；
[0028]所述第一进样装置的出口与所述氧电极的进口相连；
[0029]所述微生物膜反应器的出口与所述第二进样装置的进口相连；
[0030]所述第二进样装置的出口与所述氧电极的进口相连；
[0031]所述氧还原电流检测装置与所述氧电极相连，用于检测所述氧电极处的氧还原电流；
[0032]所述第一进样装置、第二进样装置、微生物膜反应器和氧电极设置于所述恒温装置中。
[0033]优选的，所述恒温装置为恒温水浴装置。
[0034]优选的，所述微生物膜反应器的长度为30.0cm?420.0cm ；
[0035]所述微生物膜反应器的内径为1.0mm?4.0mm。
[0036]本发明提供了一种在线生化需氧量的检测方法，包括以下步骤:a)将微生物源进行微生物培养，得到微生物膜；b)将待测水样依次通过所述步骤a)的微生物膜和氧电极，所述氧电极检测得到所述待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量；c)将待测水样直接通过所述步骤b)中的氧电极，所述氧电极检测得到所述待测水样的初始氧含量；d)根据所述步骤b)、c)得到的氧含量，得到所述待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值；e)根据所述步骤d)得到的待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值和预定的标准曲线，得到所述待测水样的生化需氧量；所述步骤b)和步骤c)没有时间顺序限制。本发明采用一只氧电极检测待测水样的初始氧含量和经过微生物膜耗氧后的氧含量，根据得到的初始氧含量和耗氧后的氧含量差值，根据该差值和预定的标准曲线，得到待测水样的生化需氧量。本发明提供的方法只需一只氧电极即可完成对待测水样生化需氧量的检测，使得检测过程简单，也减少了生化需氧量检测设备的制备和使用成本。
[0037]而且，本发明提供的方法无需再提供空白溶液，简化了检测流程，还避免了磷酸盐缓冲溶液带来的可能的环境污染，本发明提供的检测方零排放、零污染，具有重要的环保价值。
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例提供的生活需氧量检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]本发明提供了一种在线生化需氧量的检测方法，包括以下步骤:
[0040]a)将微生物源进行微生物培养，得到微生物膜；
[0041]b)将待测水样依次通过所述步骤a)的微生物膜和氧电极，氧电极检测得到所述待测水样经微生物膜后的氧含量；
[0042]c)将待测水样直接通过所述步骤b)中的氧电极，所述氧电极检测得到所述待测水样的初始氧含量；
[0043]d)根据所述步骤b)、c)得到的氧含量，得到所述待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值；
[0044]e)根据所述步骤d)得到的待测水样经微生物膜耗氧后的氧含量的差值和预定的标准曲线，得到所述待测水样的生化需氧量；
[0045]所述步骤b)和步骤c)没有时间顺序限制。
[0046]本发明提供的方法采用一只氧电极完成了对待测水样初始氧含量和经微生物膜耗氧后的氧含量，得到待测水样初始氧含量和耗氧后氧含量的差值，根据该差值和微生物膜预定的标准曲线，得到待测水样的生化需氧量。本发明提供的方法流程简单，且降低了设备的制备和使用成本。
[0047]本发明将微生物源进行微生物培养，得到微生物膜。本发明对所述微生物源的来源和种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知微生物源进行微生物培养即可。在本发明中，所述微生物源优选为含有微生物的水样，优选为来自于自然界中的含有微生物的水样，如可采用活性污泥、地表水或含有微生物的工业废水。本发明优选采用来自自然界中的含有微生物的水样作为微生物源进行微生物培养，从而使得到的微生物膜保留了其中微生物固有的性质，得到的微生物膜更为稳定，而且得到的微生物膜中的微生物的种类具有多样化，在对有机物进行降解的过程中不会由于有机物的种类不同而影响其降解效果，能够更加有效地实现对有机物的非选择性降解，从而使得检测结果更加准确。
[0048]在本发明中，所述微生物培养的温度优选为20°C?45°C，本发明优选采用恒温水浴的方式为微生物的培养提供适宜的温度条件，在所述20°C?45°C的温度条件下，本发明优选将含微生物水样进行空气饱和，将得到的含有饱和空气的含微生物水样依次流过微生物载体和氧电