專利名稱：便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀及其使用方法。
技術(shù)背景
化學(xué)需氧量(COD)是指水中可用化學(xué)方法氧化的有機污染物的氧當量的表示方 法，以mg/L來表示。化學(xué)需氧量反應(yīng)了水中受還原性物質(zhì)污染的程度，水中還原性物質(zhì)包 括有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等?，F(xiàn)有的便攜式COD分析儀，基本基于快速消解分光光度法，是測定Cr2O7上的孤對 電子的躍遷，受Cr3+和Cr6+的干擾，并基于Cr3+和Cr6+的特定波長分別為610nm或320nm處 的吸收。由于水中有機物復(fù)雜和濃度變化，用該方法檢測出的值易出現(xiàn)偏差。生化需氧量(BOD)表示水中有機物經(jīng)微生物分解時所需的氧量，是環(huán)境監(jiān)測和污 水處理中必須測定的重要指標。目前世界各國沿用至今的標準測試分析方法B0D5方法，需 要20°C條件下經(jīng)過5天培養(yǎng)，測定5天前后的溶解氧之差。由于測定時影響因素繁多，給實 際應(yīng)用帶來許多困難，特別是污水處理控制工程，需要快速得出數(shù)據(jù)，進行閉環(huán)管理。近年來，國內(nèi)外對BOD測定儀的研究主要方法有1、華勃式呼吸計2、電庫倫計；3、 差壓計；4、D0儀器法；5、微生物膜氧電極法；6、曝氣式氧電極法，前4種還需五日，第5種其 膜易中毒，不適合國內(nèi)復(fù)雜廢水，第六種重復(fù)性差，線性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀 及其使用方法，一機能夠測定化學(xué)耗氧量和生物耗氧量(C0D/B0D)，操作簡單、易于掌握。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，包括計算機控制裝置和紫外掃描分 光光度計，其特征在于所述分析儀還包括消解曝氣系統(tǒng)和活性污泥處理系統(tǒng)；所述消解曝氣系統(tǒng)包括消解器和便攜式培養(yǎng)箱；所述便攜式培養(yǎng)箱中設(shè)有活性污泥，所述活性污泥含用被測定的污水進行培養(yǎng)馴 化的優(yōu)勢菌種；培養(yǎng)得到的活性污泥經(jīng)沖洗、濾干和稱重后用于降解污水中的生化耗氧污 染物。所述紫外掃描分光光度計內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C控制裝置進行 數(shù)據(jù)處理；所述紫外掃描分光光度計、消解器和培養(yǎng)箱均有由計算機控制裝置控制的獨立嵌 入式控制系統(tǒng)；所述活性污泥處理系統(tǒng)為用于對活性污泥和污水分離后回收處理再利用的高速 旋轉(zhuǎn)分離器。消解曝氣系統(tǒng)還包括過濾器，過濾器從活性污泥中過濾出生物降解后的溶液進行 測試。該過濾器可采用通過燒結(jié)陶瓷重力沉降后，吸取上部溶液進行測試。
紫外掃描分光光度計分析系統(tǒng)采用能夠提供全波段吸光度值的光纖光譜儀。所述儀器還包括便攜試驗箱用于放置量取、盛放水樣的器皿及試劑。消解器供電采用高能電池組電源；培養(yǎng)箱采用高能電池組供電，培養(yǎng)箱旁外掛微 型大氣真空泵，氣流大小通過固定氣阻調(diào)節(jié)。上述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀的使用方法，包括以下步驟(1)污水用重鉻酸鉀法在消解器中消解后，用紫外掃描分光光度計掃描得到COD 前值，即污水的COD值；(2)污水經(jīng)便攜式培養(yǎng)箱中的活性污泥降解后，再進入消解器中消解后得到的試 樣用紫外掃描分光光度計掃描得到COD后值；
(3)再由公式計算得到測定B0D5結(jié)果，所述計算公式為COD = Kc Σ Α+Β ；COD 前-COD 后=ACOD = BODs ；B0D5 = BODs · KbKb、Kc是以實際的水樣為標準樣品；Kc是同時用國家標準方法和紫外掃描法進行 測定，以標準方法測得值為理論值，與掃描的峰面積進行回歸求得，公式中A為掃描面積，B 為截矩；Kb是同時對同一種污水的一組樣品，用標準稀釋法和紫外光度法進行測定求得。Kc具體求法由國標容量法求出同一水樣的理論COD值，再求出五個稀釋濃度的 理論值，用這五個稀釋樣品進行掃描，求出相應(yīng)的峰面積，用峰面積和理論COD值進行線性 回歸，即得出COD的計算公式。Kb具體求法由某一污水樣品做5個平行樣，用國標五日稀釋法，求出B0D5，同時 用上述方法求得到BODS ；Kb為B0D5的5個數(shù)值和BODS的5個數(shù)值用線性回歸的方法得 到。便攜式培養(yǎng)箱的曝氣、恒溫培養(yǎng)最佳溫度為30 35°C，所述消解器在160_165°C 對污水消解處理。紫外掃描分光光度計用紫外光波長為351和258nm的特征峰波長各10-20nm的波 段進行波長掃描。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明適應(yīng)面廣、測定濃度范圍大、不中毒、一機能夠測定C0D/B0D，操作簡單、易 于掌握、符合我國廢水成分復(fù)雜多變的情況。


圖1本發(fā)明方框2本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式實施例1如圖1和圖2所示，本發(fā)明的儀器包括計算機控制裝置1、紫外掃描分光光度計2、 消解曝氣系統(tǒng)5、活性污泥處理系統(tǒng)6。所述消解曝氣系統(tǒng)5包括消解器3和便攜式培養(yǎng)箱 4 ；所述便攜式培養(yǎng)箱4中設(shè)有活性污泥，所述活性污泥含用被測定的污水進行培養(yǎng)馴化的優(yōu)勢菌種；所述紫外掃描分光光度計2內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C控制裝置進 行數(shù)據(jù)處理；所述紫外掃描分光光度計2、消解器和培養(yǎng)箱均有獨立嵌入式控制系統(tǒng)，由計算機 控制裝置進行控制；所述活性污泥處理系統(tǒng)6為用于對活性污泥和污水分離后回收處理再利用的高 速旋轉(zhuǎn)分離器。消解曝氣系統(tǒng)5還包括過濾器，過濾器從活性污泥中過濾出生物降解后的溶液進 行測試。該過濾器可采用通過燒結(jié)陶瓷重力沉降后，吸取上部溶液進行測試。
紫外掃描分光光度計2采用能夠提供全波段吸光度值的光纖光譜儀。所述儀器還 包括便攜試驗箱7用于放置量取、盛放水樣的器皿及試劑。消解器3供電采用高能電池組；培養(yǎng)箱4采用高能電池組供電，培養(yǎng)箱4旁外掛微 型大氣真空泵，氣流大小通過固定氣阻調(diào)節(jié)。紫外掃描分光光度計2采用光纖光譜，其能夠提供全波段吸光度值，并且體積小， 重量輕，功耗低，高能鋰電池組能提供兩小時以上工作時間?；镜募夹g(shù)參數(shù)如表1所示表1紫外掃描分光光度計的技術(shù)參數(shù) 消解器3供電采用高能電池組，加熱采用交直流兩用加熱板，每次消解樣品為4 只，要求能夠消解10批以上；基本技術(shù)參數(shù)如表2所示表2消解器的基本技術(shù)參數(shù) 培養(yǎng)箱4采用高能電池組供電，培養(yǎng)箱旁外掛微型大氣真空泵，氣流大小通過固 定氣阻調(diào)節(jié)；基本技術(shù)參數(shù)如表3所示表3培養(yǎng)箱的基本技術(shù)參數(shù) 實施例2本發(fā)明便攜式C0D/B0D分析儀的使用方法，包括以下步驟(1)污水用重鉻酸鉀法在消解器中160_165°C下消解后，用紫外掃描分光光度計 掃描得到COD前值，紫外掃描分光光度計用紫外光波長為351和258nm的特征峰波長各 10-20nm的波段進行波長掃描；(2)污水在30 35°C下經(jīng)便攜式培養(yǎng)箱中的活性污泥降解后，再進入消解器中 160-165°C下消解后得到的試樣用紫外掃描分光光度計掃描得到COD后，紫外掃描分光光 度計用紫外光波長為351和258nm的特征峰波長各10-20nm的波段進行波長掃描；(3)再由公式計算得到測定B0D5結(jié)果，所述計算公式為COD = Kc Σ Α+Β ；COD 前-COD 后=ACOD = BODs ；B0D5 = BODs · KbKb具體求法由同一污水樣品做5個不同比例的平行樣，用國標五日稀釋法，求出 B0D5，同時用上述方法求得這5個不同比例的平行樣的BODs ；Kb為B0D5的5個數(shù)值和BODS 的5個數(shù)值用線性回歸的方法得到。Kc具體求法由國標容量法求出同一水樣的理論COD值，再求出五個稀釋濃度的 理論值，用這五個稀釋樣品進行掃描，求出相應(yīng)的峰面積，用峰面積和理論COD值進行線性回歸，即得出COD的計算公式。如圖1所示，采集水樣50ml，調(diào)節(jié)PH6. 5-7. 2之間，同時將污泥培養(yǎng)罐中經(jīng)過馴化 培養(yǎng)的菌種沖洗、濾干，稱重2_3g(干污泥含水率約在97% )，同水樣一起加入培養(yǎng)箱中，曝 氣、攪拌生物降解；控制溶解氧在2-3mg/L，溫度控制在30°C。經(jīng)過2小時生物降解后，進行泥水分離。取上清液2ml作為生物降解后樣品，力口 Iml K2Cr2O7,5ml H2SO4-Ag2SO4Uml Hg2SO4加熱165°C消解15分鐘。同時采集沒經(jīng)過生物降 解原水樣2ml、Iml K2Cr2O7>5ml H2SO4-Ag2SO4Uml Hg2SO4加熱消解15分鐘。兩個樣品取出 冷卻到室溫后，各稀釋到100ml，取樣COD用紫外光度法)檢測。根據(jù)吸光度與COD的相關(guān) 性得出COD值，并用公式(COD前-COD 后)BOD系數(shù)=B0D5，得出B0D5值。實施例3運用實施例1的儀器結(jié)合實施例2該儀器的使用方法，本發(fā)明對不同廢水樣品測 試，確定COD、B0D5 (即B0D)和Kb值，如下表4所示表4本發(fā)明對不同廢水樣品測試確定COD、B0D5和Kb值 實施例4運用實施例1的儀器結(jié)合實施例2該儀器的使用方法，本發(fā)明對不同廢水樣品測 試，對比用國標五日稀釋法的BOD即BOD理，和本發(fā)明B0D5的測試結(jié)果，單位mg/1，如下表 5所示表5國標五日稀釋法B0D5和本發(fā)明實測B0D5的測試結(jié)果對比數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
一種便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，包括計算機控制的紫外掃描分光光度計，其特征在于所述分析儀還包括消解曝氣系統(tǒng)和活性污泥處理系統(tǒng)；所述消解曝氣系統(tǒng)包括消解器和便攜式培養(yǎng)箱；所述便攜式培養(yǎng)箱中設(shè)有活性污泥，所述活性污泥含用被測定的污水進行培養(yǎng)馴化的優(yōu)勢菌種；所述消解器和培養(yǎng)箱均有由計算機控制的獨立嵌入式控制系統(tǒng)；所述活性污泥處理系統(tǒng)為用于將活性污泥和污水分離后，活性污泥回收處理再利用的高速旋轉(zhuǎn)分離器。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，其特征在于消解曝 氣系統(tǒng)還包括過濾器，過濾器從活性污泥中過濾出生物降解后的溶液進行測試。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，其特征在于紫外掃 描分光光度計采用能夠提供全波段吸光度值的光纖光譜儀。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，其特征在于所述儀 器還包括便攜試驗箱用于放置量取、盛放水樣的器皿及試劑。
5.如權(quán)利要求1所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀，其特征在于消解器 供電采用高能電池組；培養(yǎng)箱供電采用高能電池組，培養(yǎng)箱旁外掛微型大氣真空泵，氣流大 小通過固定氣阻調(diào)節(jié)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀的使用方法，包括 以下步驟(1)污水用重鉻酸鉀法在消解器中消解后，用紫外掃描分光光度計掃描得到COD前值， 即污水的COD值；(2)污水經(jīng)便攜式培養(yǎng)箱中的活性污泥降解后，再進入消解器中消解后得到的試樣用 紫外掃描分光光度計掃描得到COD后值；(3)再由公式計算得到測定B0D5結(jié)果，所述計算公式為COD = Kc E A+B ；COD 前-COD 后=A COD = BODs ；B0D5 = BODs KbKb、Kc是以實際的水樣為標準樣品；Kc是同時用國家標準方法和紫外掃描法進行測 定，以標準方法測得值為理論值，與掃描的峰面積進行回歸求得，公式中A為掃描面積，B為 截矩；Kb是同時對同一種污水的一組樣品，用標準稀釋法和紫外光度法進行測定求得。
7.—種如權(quán)利要求6所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀的使用方法，其特 征在于其便攜式培養(yǎng)箱的曝氣、恒溫培養(yǎng)最佳溫度為30 35°C，所述消解器在160-165°C 對污水消解處理。
8.—種如權(quán)利要求6所述的便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀的使用方法，其特 征在于紫外掃描分光光度計用紫外光波長為351和258nm的特征峰波長各10-20nm的波 段進行波長掃描。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式化學(xué)耗氧量和生物耗氧量分析儀及其使用方法，包括計算機控制的紫外掃描分光光度計，其特征在于所述分析儀還包括消解曝氣系統(tǒng)和活性污泥處理系統(tǒng)；所述消解曝氣系統(tǒng)包括消解器和便攜式培養(yǎng)箱；所述便攜式培養(yǎng)箱中設(shè)有活性污泥，所述活性污泥含用被測定的污水進行培養(yǎng)馴化的優(yōu)勢菌種；所述消解器和培養(yǎng)箱均有由計算機控制的獨立嵌入式控制系統(tǒng)；所述活性污泥處理系統(tǒng)為用于將活性污泥和污水分離后，活性污泥回收處理再利用的高速旋轉(zhuǎn)分離器。本發(fā)明適應(yīng)面廣、測定濃度范圍大、不中毒、一機能夠測定COD/BOD，操作簡單、易于掌握、符合我國廢水成分復(fù)雜多變的情況。
文檔編號C02F3/12GK101865837SQ201010212280
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者郭敬慈 申請人:郭敬慈