在線監測廢水的方法及裝置的製作方法
2023-12-06 05:59:21
專利名稱：在線監測廢水的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在線監測廢水BOD的方法以及實現該方法的裝置，本發明的方法和裝置特別適於測定石化廢水的BOD值。
BOD(Biochemical Oxygen Demand)，即生物化學需氧量，是水體有機汙染綜合指標，在水質評價、廢水可生化性評估等方面具有重要的價值，其概念和方法已經被沿用了近百年。然而，經典的BOD測定法(即BOD5標準稀釋法)採用微生物5日培養法，操作繁瑣、耗時、勞動量大、5天以後才能得到測定結果，難以直接用於指導廢水生物處理，是一極大缺憾。
日本學者Karube發明了BOD微生物傳感器方法，能夠在數十分鐘測得廢水BOD值，而且重複性較好，是一種具有挑戰性的方法學革新，受到學者和環境保護部門青睞，有關研究報導延續不斷。BOD微生物傳感器的原理也是基於微生物對有機物的耗氧代謝，與傳統方法的差別在於，傳統方法通過培養5天的絕對耗氧量計算BOD值，而微生物傳感器法測定BOD只涉及到初始氧化速率。將固定化微生物與氧電極構成傳感器，水體中含有可生化有機物時，微生物膜可利用有機底物進行外源呼吸，從而消耗水體中的溶解氧，使氧電極的輸出電流下降，下降的電流值與BOD濃度有一定的線性關係。這種方法的響應時間約10分鐘，測定周期在30分鐘左右，與傳統方法相比，不僅快速，而且操作簡便，易於自動化。如果這種微生物傳感器法能直接與廢水處理裝置相連，在線(on line)測定BOD，能更加適時地進行廢水處理的監控，提高廢水處理效率。
本發明的目的是提供一種在線監測廢水BOD的方法，利用微生物傳感器在線監測石化廢水BOD值，該方法簡便易行，響應穩定，能夠及時反映被測廢水的水質特性。
本發明的另一目的是提供該廢水在線監測的裝置。
為達到上述目的，本發明採用以下技術措施利用申請人已經構建的BOD微生物傳感器組成流通式測定系統；標定工作系統的參數，進行在線測定。其步驟是A．採用已經報導的微生物傳感器(環境科學學報，1986，6184-192)，以0．750D／ml的生物量、夾心法製作微生物菌膜，馴化微生物菌膜採用33mg／L的標準GGA溶液、約30mg／L的石化廢水先後各馴化12小時的方法。
B．以流通式BOD測定裝置(見
圖1)，進行響應範圍、測定周期、變異係數、相關性等性能檢測。
C．以空白磷酸鹽緩衝液流經工作系統使之達到穩定狀態後，以16．5mg／L的標準GGA溶液標定工作系統，輸出信號經測氧儀記錄在記錄紙上，或經主機列印下來。再用各種類型的廢水48小時不間斷地連續流動注射分析，通過響應電流的變化情況直接反映了廢水的水質變化，即為在線測定。在在線監測實驗中，傳感器測出的BOD值與傳統方法很相近(見表1)， 響應電流的變化情況直接反映了不同廢水的性質(見圖2)。
用於實現本發明的方法的裝置包括一個廢水處理器，具有廢水進樣口、廢水出樣口和一個磁力攪拌器；一個蠕動泵，進口連接廢水出樣口和空白緩衝液儲存罐，出口連接微生物傳感器；一個微生物傳感器，由生物敏感元件和氧電極組成，具有排水口連接廢液池，氧電極連通測量儀主機。
本發明與現有監測廢水的技術相比，具有以下優點和效果簡化了原操作步驟，大大縮短了廢水BOD值測定的周期，測定方便、快速，響應穩定可靠，基本實現了廢水的在線監測，能夠反映出被測廢水的水質特性，適用於水質的快速檢測與評估。
圖1為一種流通式BOD測定裝置結構示意圖。
圖2為在線監測BOD值變化曲線示意圖。
下面結合附圖對本發明進行進一步詳細描述。
根據
圖1可知，廢水處理器1具有一廢水進樣口2和一廢水出樣口3，下置磁力攪拌器8，廢水出樣口3與蠕動泵4相連；蠕動泵4連通空白緩衝液儲存罐10和微生物傳感器5；微生物傳感器5由生物敏感元件6和氧電極7組成，氧電極7連通主機11，傳感器5具有一排水口連通廢液池9。
該測定裝置由微生物傳感器、蠕動泵和主機三部分組成。主機包括穩壓電源供電系統、模擬電路放大系統、I／F轉換系統、單片計算機控制系統及其軟體、LD數字顯示單元，微型印表機和外殼等部分。該裝置具有如下基本功能測定方式選擇動態法和穩態法；自動平衡提示，提示加樣，自動列印和顯示測定結果，樣品號和BOD濃度值。
在線測定的方法是待測廢水首先經過進水口2進入廢水處理器1，在磁力攪拌器8的攪拌下進行飽和溶氧過程；其次氧飽和後的廢水經出樣口3與一定量的空白緩衝液10混合進入蠕動泵4，由蠕動泵來控制系統流速約為1mL／min；流出的廢水樣進入微生物傳感器5，其中的生物敏感元件6(微生物菌膜)對於廢水中的可生化物質進行耗氧代謝，消耗溶液中的氧，與生物膜緊密接觸的氧電極7對此作出響應，將氧的減少量轉化為電流值的變化，傳輸入主機11，廢液排至廢液池9。響應電流的變化被主機11顯示並列印出來。
根據圖2可知，在線監測實驗中，我們利用測氧儀連接記錄儀的方式，繪製了流經的廢水對響應電流的影響曲線圖。圖中可見，A階段為16．5mg／L的標準GGA溶液流經BOD微生物傳感器1小時，標定系統參數；B階段為1#浮選池出水流經約9小時，響應值變化始終在2．4％以內，為293mg／L；C階段為總排水口出水流6小時，響應值變化始終在4．4％以內，為53．8mg／L；D階段為隔油池出水流經12小時，響應值變化在1．9％以內，為232．2mg／L；E階段為1#浮選池出水流經8小時，響應值變化在1．7％以內，為207．8mg／L；F階段為隔油池出水流經12小時，響應變化值在3．5％之間，為414．8mg／L。各階段的測定值與傳統方法測出值比較一致。總之，對於所測的五種類型的廢水響應穩定，幹擾很小，變化值不超過5％，證明了在線工作的可行性。
表1為在線測定實驗數據。
在線測定中，首先以16．5mg／L的標準GGA溶液標定工作系統，然後用各種類型的廢水48小時不間斷地連續流動注射分析，通過響應電流的變化情況直接反映廢水的水質變化。表中可見，BOD傳感器連續工作48小時，對於各種濃度廢水的響應穩定，較長時間內變化很小，且與傳統方法測定結果接近。說明可用此種方法進行廢水的連續監測。
權利要求
1.一種在線監測廢水的方法，包括下列步驟A、用0．750D／ml的生物量製作微生物菌膜，菌膜以33mg／L的標準GGA溶液、30mg／L的石化廢水各馴化12小時；B、以流通式BOD測定裝置進行響應範圍、測定周期、變異係數等性能檢測；C、以16．5mg／L的標準GGA溶液標定微生物傳感器，輸出信號經測氧儀記錄，在線測定不同廢水的性質。
2.一種用於實現權利要求1的方法的裝置，該裝置包括一個廢水處理器(1)，廢水進樣口(2)、廢水出樣口(3)和一個磁力攪拌器(8)；一個蠕動泵(4)，進口連接廢水出樣口(3)和空白緩衝液儲存罐(10)，出口連接微生物傳感器(5)；一個微生物傳感器(5)，微生物傳感器(5)由生物敏感元件(6)和氧電極(7)組成，排水口連接廢液池(9)，氧電極(7)連通主機(11)。
全文摘要
本發明公開了一種在線監測廢水BOD的方法與裝置,利用廢水中篩選出的微生物,構成測定廢水BOD的微生物傳感器,在經標準GGA溶液標定後,可以定量測定持續流經的廢水BOD值,通過使用本發明的方法和裝置,就可得到所測廢水的BOD變化曲線,進而獲知廢水的性質變化。該發明測定方便、快速、響應穩定可靠,適用於水質的快速檢測與評估。
文檔編號C12Q1/02GK1290859SQ0011609
公開日2001年4月11日 申請日期2000年10月25日 優先權日2000年10月25日
發明者張先恩, 陳亞麗, 裴劍鋒, 李煒, 張治平 申請人:中國科學院武漢病毒研究所