專利名稱：實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)生化耗氧量bod5測(cè)定儀及自動(dòng)測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化耗氧量B0D5的測(cè)量的領(lǐng)域，尤其是用于實(shí)驗(yàn)室的B0D5自動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物化學(xué)需氧量簡(jiǎn)稱生化耗氧量，常記為B0D，是指在一定期間內(nèi)，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物質(zhì)所消耗的游離溶解氧的數(shù)量。它是反映水中有機(jī)污染物含量的一個(gè)綜合指標(biāo)。如果進(jìn)行生物氧化的時(shí)間為五天就稱為五日生化需氧量(B0D5)。B0D5是指待測(cè)水樣在有氧條件下,樣品于培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)五天時(shí),好氧微生物氧化分解單位體積水有機(jī)物或無(wú)機(jī)物所消耗的游離溶解氧的數(shù)量，以mg/L表示，記為B0D5。 水樣B0D5的測(cè)定原理是將待測(cè)水樣按預(yù)先估計(jì)的測(cè)量量程量好一定體積倒入培養(yǎng)瓶中，培養(yǎng)溫度控制在20 ± I °C，并保持有充足的溶解氧供水樣中的微生物進(jìn)行生化反應(yīng)。樣品中的有機(jī)物經(jīng)過生物氧化作用，轉(zhuǎn)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?xì)怏w被置于培養(yǎng)瓶中的純堿吸收，而此微生物生化反應(yīng)是在一個(gè)密閉的環(huán)境中進(jìn)行的，因此，培養(yǎng)瓶中的空氣壓力就會(huì)降低，減小的量就對(duì)應(yīng)于微生物所消耗的溶解氧的量。經(jīng)理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(cè)量培養(yǎng)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(chǎng)上見到的實(shí)驗(yàn)室B0D5測(cè)定儀，均為手工操作為主的實(shí)驗(yàn)儀器。儀器的取樣依然是人工量筒量取，儀器的軟件部分還是以DOS操作系統(tǒng)下編寫的程序。實(shí)驗(yàn)人員操作起來很是不便，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日日增長(zhǎng)的水樣的環(huán)境監(jiān)測(cè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)B0D5測(cè)定儀，其主要由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件主要由電腦，電腦通信接口，多路電磁閥泵，信號(hào)采集處理單元，培養(yǎng)瓶，管路等組成；軟件是在windows的平臺(tái)下原創(chuàng)的應(yīng)用軟件，實(shí)驗(yàn)的各種參數(shù)分為由系統(tǒng)默識(shí)和用戶自由輸入兩種形式。該測(cè)定儀可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)水樣的自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)泄放、自動(dòng)清洗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)和曲線的自動(dòng)保存和打印，由此大大減輕了實(shí)驗(yàn)人員的繁瑣工作，且操作更方便簡(jiǎn)捷，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確可靠。


圖I是實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)B0D5測(cè)定儀硬件框圖；其中，圖I僅標(biāo)出對(duì)測(cè)定樣I測(cè)定時(shí)的選定的管路通路作為一個(gè)示例。硬件結(jié)構(gòu)主要由下列部件構(gòu)成
I、接種水試劑瓶，2、標(biāo)液試劑瓶，3、水樣培養(yǎng)瓶，4、多路電磁閥泵，5、電腦數(shù)據(jù)處理，顯示打印，6、水樣放置燒杯，7、信號(hào)處理單元，8、微差壓傳感器，9、堿吸收杯，10、泄液閥。
圖2是標(biāo)準(zhǔn)液配置框 圖3是儀器程序執(zhí)行框 圖4是儀器終端顯示界面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了檢查儀器的準(zhǔn)確性，通常需要首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)液(簡(jiǎn)稱標(biāo)液)的測(cè)試，也稱之為對(duì)儀器進(jìn)行化學(xué)標(biāo)定的過程。本發(fā)明中采用的標(biāo)液是采用生活污水上清液作為接種水接種后的葡-谷標(biāo)液，其配制請(qǐng)參見圖2。將預(yù)先配制好的標(biāo)液和接種水分別置于試劑瓶中，并把所有的測(cè)試水樣和培養(yǎng)瓶放置在規(guī)定位置并接好溶液連通管路(參見圖I)。其中 (I)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)上部的堿吸收杯既是存放純堿(或液體)的器皿，又作為培養(yǎng)瓶的密封墊片使用。堿吸收杯有數(shù)處與培養(yǎng)瓶中空氣相通的孔，當(dāng)水樣中的微生物進(jìn)行生化反應(yīng)時(shí)，放出的二氧化碳通過此孔進(jìn)入堿吸收杯而被吸收，從而形成培養(yǎng)瓶中的微負(fù)壓。(2)培養(yǎng)瓶與外界相通的管接口位于培養(yǎng)瓶的最底端，保證了泄放的水樣廢液可排空排凈。泄放閥與培養(yǎng)瓶的連結(jié)管路盡可能短。管路材料為不能透氧的材料，例如聚氯乙烯塑料管道等，不可使用硅橡膠等大分子的透氧管道。(3)通過微壓差傳感器測(cè)定出的壓力減小值通過信號(hào)處理單元發(fā)送給電腦。啟動(dòng)應(yīng)用BOD程序軟件，將一定體積的標(biāo)液和接種水通過多路電磁閥泵打入到預(yù)先設(shè)計(jì)好的培養(yǎng)瓶中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)試。根據(jù)本領(lǐng)域的公知常識(shí)，如果測(cè)出該標(biāo)液的B0D5數(shù)值在180-230mg/L范圍間，那么該測(cè)定儀是準(zhǔn)確可信的。接下來，就可以進(jìn)行實(shí)際水樣的測(cè)試。同樣，多路電磁閥泵將各個(gè)測(cè)試樣在程序的控制下分別打入不同的培養(yǎng)瓶中進(jìn)行測(cè)試，直至整個(gè)實(shí)結(jié)束并打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?？刂七^程詳見圖3。對(duì)于實(shí)際水樣的測(cè)試過程，需要說明的是
(I)設(shè)定B0D5量程后，根據(jù)該量程和實(shí)際樣品選擇是否稀釋樣品。如果選擇的樣品中的有機(jī)污染物濃度很高，則適當(dāng)稀釋一定倍數(shù)后測(cè)量，以避免超出設(shè)定量程。(2)水樣PH的調(diào)節(jié)是為了提供一個(gè)適合于微生物進(jìn)行生化反應(yīng)的環(huán)境，過酸或過堿的環(huán)境都不利于微生物的生化反應(yīng)，一般PH值應(yīng)保持在7. 6左右。(3)接種量的設(shè)定是指，根據(jù)實(shí)際樣品的情況，如果樣品中的微生物含量較低，可適當(dāng)加入所述接種水進(jìn)行接種，范圍在0%-10%之間。接種水為20°C下生活污水的上清液。(4)A，B，C，D四種溶液的具體配制參見圖2。測(cè)試完成后，泄液閥將實(shí)驗(yàn)完成后的水樣泄放到廢液收集桶內(nèi)，并通過多路電磁閥泵自動(dòng)重復(fù)將蒸餾水沖洗培養(yǎng)瓶3次，留待下一次實(shí)驗(yàn)使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的電腦界面見圖4。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)生化耗氧量B0D5測(cè)定儀，由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成，硬件包括電腦，電腦通信接口，盛放有接種水的接種水試劑瓶，盛放有標(biāo)準(zhǔn)液的標(biāo)液試劑瓶，盛放有實(shí)際水樣的水樣燒杯，水樣培養(yǎng)瓶；軟件可在windows平臺(tái)下應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)的各種參數(shù)分為由系統(tǒng)默識(shí)和用戶自由輸入兩種形式，通過軟件控制實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)水樣的自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)泄放、自動(dòng)清洗以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)和曲線自動(dòng)保存和打??；其特征在于還包括用于連接上述試劑瓶、培養(yǎng)瓶、燒杯的管路，用于控制、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，用于測(cè)量水樣培養(yǎng)瓶中壓力的減小值并經(jīng)信號(hào)處理器處理后發(fā)送給電腦。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B0D5測(cè)定儀，其特征在于水樣培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)上部設(shè)置有一個(gè)堿吸收杯用以吸收微生物進(jìn)行生化反應(yīng)時(shí)放出的二氧化碳，在測(cè)定時(shí)，水樣培養(yǎng)瓶密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的B0D5測(cè)定儀，其特征在于堿吸收杯還作為培養(yǎng)瓶的密封墊片使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B0D5測(cè)定儀，其特征在于培養(yǎng)瓶與外界相通的管接口位于培養(yǎng)瓶的最底端，以保證泄放的水樣廢液排空排凈，廢液的泄放通過泄放閥控制，所述泄放閥與培養(yǎng)瓶的連結(jié)管路盡可能短。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B0D5測(cè)定儀，其特征在于管路材料采用不透氧的材料。
6.一種通過軟件控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)定生化耗氧量B0D5的方法，包括步驟 (1)輸入樣品名、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)人等數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)需測(cè)定的實(shí)際水樣，通過多路電磁閥選擇一個(gè)實(shí)際水樣的管路通道； (3)設(shè)定B0D5的量程，根據(jù)量程和實(shí)際水樣的有機(jī)物受污染程度決定是否稀釋該實(shí)際水樣； (4)調(diào)節(jié)該水樣的PH值，獲得適于微生物進(jìn)行生化作用的環(huán)境； (5)加入接種水，接種水的范圍在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溶液為緩沖液，由I.7g NH4CL、21.75g K2HP04、8. 5g KH2P04、33. 4g磷酸氫二鈉Na2HP04 ·7Η20、1 蒸餾水配制而成，B溶液為MgS04溶液，由22. 5g MgS04 ·7Η20和IL蒸餾水配制而成，C溶液為CaCl2溶液，由27. 5g氯化鈣CaC12和IL蒸餾水配制而成，D溶液為三氯化鐵FeC13溶液，由O. 25g FeC13 ·6Η20和IL蒸餾水配制而成； (7)將上述混合溶液加入培養(yǎng)瓶攪拌,保持恒溫20°C； (8)在培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的上部裝入堿吸收杯，旋緊培養(yǎng)瓶蓋密封； (9)將參考?xì)鈮憾藦?fù)位； (10)如果繼續(xù)設(shè)置其他管路通道，則重復(fù)步驟(1)-(9)； (11)保持20°C，計(jì)時(shí)培養(yǎng)120小時(shí)，在計(jì)時(shí)前，將所述通道上的微差壓傳感器置O; (12)檢測(cè)計(jì)時(shí)結(jié)束點(diǎn)時(shí)候的微差壓傳感器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果； (13)將獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送至電腦，保存并選擇是否打?。? (13)打開泄放閥泄放廢液，并用蒸餾水沖洗培養(yǎng)瓶三次。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在測(cè)定實(shí)際水樣之前檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)測(cè)定的標(biāo)液的B0D5的值來判斷檢測(cè)儀器是否準(zhǔn)確，標(biāo)液的測(cè)定步驟與實(shí)際水樣的測(cè)定步驟，排除步驟(6)，其他執(zhí)行步驟和順序相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，接種水為20°C下的生活污水的上清液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，標(biāo)液在實(shí)驗(yàn)前新鮮配制得到，配制方法為取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、谷氨酸各300mg混合制成未接種的葡-谷標(biāo)液；取IOOOml生活污水恒溫20°C下的上清液200ml作為接種水，接種所述1800ml葡-谷標(biāo)液，即得標(biāo)液。
全文摘要
一種實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)BOD5測(cè)定儀,其主要由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件主要由電腦，電腦通信接口，多路電磁閥泵，信號(hào)采集處理單元，培養(yǎng)瓶，管路等組成；軟件可在windows平臺(tái)下應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)的各種參數(shù)分為由系統(tǒng)默識(shí)和用戶自由輸入兩種形式。該測(cè)定儀可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)水樣的自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)泄放、自動(dòng)清洗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)和曲線的自動(dòng)保存和打印，由此大大減輕了實(shí)驗(yàn)人員的繁瑣工作，且操作更方便簡(jiǎn)捷，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確可靠。
文檔編號(hào)G01N35/00GK102707075SQ20111007397
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月26日
發(fā)明者丁秋蘭, 王根忠 申請(qǐng)人:江蘇江分電分析儀器有限公司