實驗室自動生化耗氧量bod5測定儀及自動測定方法
2023-12-06 13:30:21
專利名稱：實驗室自動生化耗氧量bod5測定儀及自動測定方法
技術領域：
本發明涉及生化耗氧量B0D5的測量的領域，尤其是用於實驗室的B0D5自動測量領域。
背景技術：
生物化學需氧量簡稱生化耗氧量，常記為B0D，是指在一定期間內，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質，特別是有機物質所消耗的游離溶解氧的數量。它是反映水中有機汙染物含量的一個綜合指標。如果進行生物氧化的時間為五天就稱為五日生化需氧量(B0D5)。B0D5是指待測水樣在有氧條件下,樣品於培養箱中恆溫培養五天時,好氧微生物氧化分解單位體積水有機物或無機物所消耗的游離溶解氧的數量，以mg/L表示，記為B0D5。 水樣B0D5的測定原理是將待測水樣按預先估計的測量量程量好一定體積倒入培養瓶中，培養溫度控制在20 ± I °C，並保持有充足的溶解氧供水樣中的微生物進行生化反應。樣品中的有機物經過生物氧化作用，轉變成氮，碳，硫的氧化物。在這一過程中，唯一可以從水樣中溢出的二氧化碳氣體被置於培養瓶中的純鹼吸收，而此微生物生化反應是在一個密閉的環境中進行的，因此，培養瓶中的空氣壓力就會降低，減小的量就對應於微生物所消耗的溶解氧的量。經理論和實驗證實水樣的B0D5值與瓶中的空氣壓力減小的程度成正t匕。通過測量培養瓶中空氣壓力的減小值，我們就可以得到水樣B0D5值。通常在市場上見到的實驗室B0D5測定儀，均為手工操作為主的實驗儀器。儀器的取樣依然是人工量筒量取，儀器的軟體部分還是以DOS作業系統下編寫的程序。實驗人員操作起來很是不便，並且實驗數據的準確性和處理能力遠遠不能滿足日日增長的水樣的環境監測要求。
發明內容
本發明提供了一種實驗室自動B0D5測定儀，其主要由硬體和軟體兩大部分構成。硬體主要由電腦，電腦通信接口，多路電磁閥泵，信號採集處理單元，培養瓶，管路等組成；軟體是在windows的平臺下原創的應用軟體，實驗的各種參數分為由系統默識和用戶自由輸入兩種形式。該測定儀可實現試驗水樣的自動進樣、自動洩放、自動清洗，實驗結果的數據和曲線的自動保存和列印，由此大大減輕了實驗人員的繁瑣工作，且操作更方便簡捷，實驗數據更準確可靠。
圖I是實驗室自動B0D5測定儀硬體框圖；其中，圖I僅標出對測定樣I測定時的選定的管路通路作為一個示例。硬體結構主要由下列部件構成
I、接種水試劑瓶，2、標液試劑瓶，3、水樣培養瓶，4、多路電磁閥泵，5、電腦數據處理，顯示列印，6、水樣放置燒杯，7、信號處理單元，8、微差壓傳感器，9、鹼吸收杯，10、洩液閥。
圖2是標準液配置框 圖3是儀器程序執行框 圖4是儀器終端顯示界面示意圖。
具體實施例方式為了檢查儀器的準確性，通常需要首先進行標準液(簡稱標液)的測試，也稱之為對儀器進行化學標定的過程。本發明中採用的標液是採用生活汙水上清液作為接種水接種後的葡-谷標液，其配製請參見圖2。將預先配製好的標液和接種水分別置於試劑瓶中，並把所有的測試水樣和培養瓶放置在規定位置並接好溶液連通管路(參見圖I)。其中 (I)培養瓶內上部的鹼吸收杯既是存放純鹼(或液體)的器皿，又作為培養瓶的密封墊片使用。鹼吸收杯有數處與培養瓶中空氣相通的孔，當水樣中的微生物進行生化反應時，放出的二氧化碳通過此孔進入鹼吸收杯而被吸收，從而形成培養瓶中的微負壓。(2)培養瓶與外界相通的管接口位於培養瓶的最底端，保證了洩放的水樣廢液可排空排淨。洩放閥與培養瓶的連結管路儘可能短。管路材料為不能透氧的材料，例如聚氯乙烯塑料管道等，不可使用矽橡膠等大分子的透氧管道。(3)通過微壓差傳感器測定出的壓力減小值通過信號處理單元發送給電腦。啟動應用BOD程序軟體，將一定體積的標液和接種水通過多路電磁閥泵打入到預先設計好的培養瓶中進行標準樣品的測試。根據本領域的公知常識，如果測出該標液的B0D5數值在180-230mg/L範圍間，那麼該測定儀是準確可信的。接下來，就可以進行實際水樣的測試。同樣，多路電磁閥泵將各個測試樣在程序的控制下分別打入不同的培養瓶中進行測試，直至整個實結束並列印實驗數據。控制過程詳見圖3。對於實際水樣的測試過程，需要說明的是
(I)設定B0D5量程後，根據該量程和實際樣品選擇是否稀釋樣品。如果選擇的樣品中的有機汙染物濃度很高，則適當稀釋一定倍數後測量，以避免超出設定量程。(2)水樣PH的調節是為了提供一個適合於微生物進行生化反應的環境，過酸或過鹼的環境都不利於微生物的生化反應，一般PH值應保持在7. 6左右。(3)接種量的設定是指，根據實際樣品的情況，如果樣品中的微生物含量較低，可適當加入所述接種水進行接種，範圍在0%-10%之間。接種水為20°C下生活汙水的上清液。(4)A，B，C，D四種溶液的具體配製參見圖2。測試完成後，洩液閥將實驗完成後的水樣洩放到廢液收集桶內，並通過多路電磁閥泵自動重複將蒸餾水衝洗培養瓶3次，留待下一次實驗使用。實驗結果的電腦界面見圖4。
權利要求
1.一種實驗室自動生化耗氧量B0D5測定儀，由硬體和軟體兩大部分構成，硬體包括電腦，電腦通信接口，盛放有接種水的接種水試劑瓶，盛放有標準液的標液試劑瓶，盛放有實際水樣的水樣燒杯，水樣培養瓶；軟體可在windows平臺下應用，實驗的各種參數分為由系統默識和用戶自由輸入兩種形式，通過軟體控制實現試驗水樣的自動進樣、自動洩放、自動清洗以及實驗結果的數據和曲線自動保存和列印；其特徵在於還包括用於連接上述試劑瓶、培養瓶、燒杯的管路，用於控制、選擇各管路溶液流入的多路電磁閥泵，以及微差壓感傳感器，用於測量水樣培養瓶中壓力的減小值並經信號處理器處理後發送給電腦。
2.根據權利要求I所述的B0D5測定儀，其特徵在於水樣培養瓶內上部設置有一個鹼吸收杯用以吸收微生物進行生化反應時放出的二氧化碳，在測定時，水樣培養瓶密封。
3.根據權利要求2所述的B0D5測定儀，其特徵在於鹼吸收杯還作為培養瓶的密封墊片使用。
4.根據權利要求I所述的B0D5測定儀，其特徵在於培養瓶與外界相通的管接口位於培養瓶的最底端，以保證洩放的水樣廢液排空排淨，廢液的洩放通過洩放閥控制，所述洩放閥與培養瓶的連結管路儘可能短。
5.根據權利要求I所述的B0D5測定儀，其特徵在於管路材料採用不透氧的材料。
6.一種通過軟體控制實現自動測定生化耗氧量B0D5的方法，包括步驟 (1)輸入樣品名、實驗時間、實驗人等數據； (2)根據需測定的實際水樣，通過多路電磁閥選擇一個實際水樣的管路通道； (3)設定B0D5的量程，根據量程和實際水樣的有機物受汙染程度決定是否稀釋該實際水樣； (4)調節該水樣的PH值，獲得適於微生物進行生化作用的環境； (5)加入接種水，接種水的範圍在0%-10%之間； (6)加入A，B，C，D四種溶液，加入量均為lml/L，其中，A溶液為緩衝液，由I.7g NH4CL、21.75g K2HP04、8. 5g KH2P04、33. 4g磷酸氫二鈉Na2HP04 ·7Η20、1 蒸餾水配製而成，B溶液為MgS04溶液，由22. 5g MgS04 ·7Η20和IL蒸餾水配製而成，C溶液為CaCl2溶液，由27. 5g氯化鈣CaC12和IL蒸餾水配製而成，D溶液為三氯化鐵FeC13溶液，由O. 25g FeC13 ·6Η20和IL蒸餾水配製而成； (7)將上述混合溶液加入培養瓶攪拌,保持恆溫20°C； (8)在培養瓶內的上部裝入鹼吸收杯，旋緊培養瓶蓋密封； (9)將參考氣壓端復位； (10)如果繼續設置其他管路通道，則重複步驟(1)-(9)； (11)保持20°C，計時培養120小時，在計時前，將所述通道上的微差壓傳感器置O; (12)檢測計時結束點時候的微差壓傳感器，進行數據處理得到實驗結果； (13)將獲得的實驗結果數據發送至電腦，保存並選擇是否列印； (13)打開洩放閥洩放廢液，並用蒸餾水衝洗培養瓶三次。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在測定實際水樣之前檢測儀器的準確性。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，根據測定的標液的B0D5的值來判斷檢測儀器是否準確，標液的測定步驟與實際水樣的測定步驟，排除步驟(6)，其他執行步驟和順序相同。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，接種水為20°C下的生活汙水的上清液。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，標液在實驗前新鮮配製得到，配製方法為取A，B，C，D溶液各2ml，蒸餾水1992ml混合成稀釋水2L，將該稀釋水和葡萄糖、穀氨酸各300mg混合製成未接種的葡-谷標液；取IOOOml生活汙水恆溫20°C下的上清液200ml作為接種水，接種所述1800ml葡-谷標液，即得標液。
全文摘要
一種實驗室自動BOD5測定儀,其主要由硬體和軟體兩大部分構成。硬體主要由電腦，電腦通信接口，多路電磁閥泵，信號採集處理單元，培養瓶，管路等組成；軟體可在windows平臺下應用，實驗的各種參數分為由系統默識和用戶自由輸入兩種形式。該測定儀可實現試驗水樣的自動進樣、自動洩放、自動清洗，實驗結果的數據和曲線的自動保存和列印，由此大大減輕了實驗人員的繁瑣工作，且操作更方便簡捷，實驗數據更準確可靠。
文檔編號G01N35/00GK102707075SQ20111007397
公開日2012年10月3日 申請日期2011年3月26日 優先權日2011年3月26日
發明者丁秋蘭, 王根忠 申請人:江蘇江分電分析儀器有限公司