BOD快速测定仪以及精确补偿测定方法与流程

本发明属于环境监测领域，具体涉及一种bod快速测定仪以及精确补偿测定方法。

背景技术：

生化需氧量(biochemicaloxygendemand简称bod)是水质环境监测中的一项重要指标。传统的测定方法为五日生化法，需要20℃恒温环境下培养五天，测量周期长，操作复杂，越来越难以满足环境监测部门的需求。其他如无汞压力测定法、生化反应器法等，测量精度相对较差，国家亦未出台相关标准。本发明的测定方法采用微生物传感器法，参照环保部hj/t86-2002相关标准，[水质生化需氧量(bod)的测定微生物传感器快速测定法]。目前，微生物传感器法bod快速仪已在国内环境监测领域得到广泛应用。经过长期应用经验总结发现，在低浓度地表水bod测定(特别是在低温季节)时，由于水中溶解氧过饱和，如不采取回温处理，过饱和溶解氧难以驱除，会对bod的测定带来误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种bod快速测定仪以及精确补偿测定方法，尤其适用于低浓度bod地表水的快速精确测定。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种bod快速测定仪，包括溶解氧测量模块、bod微生物测量模块以及处理模块；所述的溶解氧测量模块包括进样单元以及清洗单元；所述的进样单元包括顺序连通的用于容纳样品的进样器、用于取样的进样管、三通的一个支路、蠕动泵以及流通式溶解氧测量仪；所述的清洗单元包括顺序连通的清洗液桶、清洗液管以及三通的另一个支路；所述的三通的另一个支路与所述的蠕动泵连通；所述的bod微生物测量模块包括与所述的流通式溶解氧测量仪顺序连通的恒温装置、气液混合三通的一个支路、流通式bod微生物传感器、废液管以及废液桶；所述的气液混合三通的另外一个支路通过气管与气泵连通。

所述的进样管以及清洗液管上设置有电磁阀。

所述的处理模块包括主控电脑、与主控电脑联机的显示界面以及信号测量及处理单元；所述的信号测量及处理单元与所述的流通式溶解氧测量仪以及流通式bod微生物传感器连通；所述的主控电脑与控制器连接；述的控制器用于控制所述的电磁阀的通断、蠕动泵的开关以及进样器的取样。

所述的流通式溶解氧测量仪的溶解氧传感器可以是极谱式覆膜氧电极或荧光法氧电极。

流通式bod微生物传感器由极谱式三电极结构氧电极与夹层式微生物膜所构成；所述的极谱式三电极结构氧电极的电极组成为：工作电极：金；对电极：铂；参比电极：银-氯化银。

本申请还包括一种所述的bod快速测定仪的精确补偿测定方法，利用流通式溶解氧测量仪以及通式bod微生物传感器的测量信号利用公式判断样品的bod值；所述的公式为：

bod＝f(ia)+f(△i)

f(ia)＝a5×ia⁵+a4×ia⁴+a3×ia³+a2×ia²

f(△i)＝k×△i+b

ia＝△d-△i；

其中：

ia为流通式溶解氧仪电极测量电位降与流通式bod微生物传感器测量电位降的差值。

a5为流通式bod微生物传感器测量结束时电位值；

a4为流通式溶解氧测量仪电极测量结束时电位值；

a3为流通式bod微生物传感器启始测量时电位值；

a2为流通式溶解氧测量仪电极启始测量时电位值；

△d为流通式溶解氧测量仪电极测量始末电位降值；

△i为流通式bod微生物传感器测量始末电位差值；

k、b为标准曲线系数；

k值的取值范围为11.77-13.35；

b值的取值范围为2.26-2.78。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

以往的bod快速测定仪，只是通过微生物传感器测量样品溶液中的bod值，当样品溶液中本身的溶解氧发生变化时，将对bod测量带来误差，而本发明引入流通式溶解氧测量仪的溶解氧补偿模块，可有效消除上述误差，并给出了高次方程补偿曲线，提高了bod测量的精度和准确度，特别是对于低浓度地表水bod的测量具有更高价值。

附图说明

图1为本发明bod快速测定仪的整体结构示意图；

图2为本发明bod快速测定仪的局部结构示意图；

图中：1、进样器2、清洗液桶3、进样管4、清洗液管

5、电磁阀6、三通7、蠕动泵8、流通式溶解氧测量仪

9、恒温装置10、气泵11、流通式bod微生物传感器

12、废液桶13、主控电脑14、显示界面15、电磁阀夹块

16、废液管17、电磁阀挡块18、泵管19、液管

20、气液混合三通21、气管22、信号测量及处理单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1-2示出一种bod快速测定仪，包括溶解氧测量模块、bod微生物测量模块以及处理模块；所述的溶解氧测量模块包括进样单元以及清洗单元；所述的进样单元包括顺序连通的用于容纳样品的进样器1、用于取样的进样管3、三通6的一个支路、蠕动泵7以及流通式溶解氧测量仪8；所述的清洗单元包括顺序连通的清洗液桶2、清洗液管4以及三通6的另一个支路；所述的三通6的另一个支路与所述的蠕动泵7连通；所述的bod微生物测量模块包括与所述的流通式溶解氧测量仪顺序连通的恒温装置9、气液混合三通20的一个支路、流通式bod微生物传感器11、废液管16以及废液桶12；所述的气液混合三通20的另外一个支路通过气管21与气泵10连通。所述的进样管以及清洗液管上设置有电磁阀5。所述的三通与所述的蠕动泵之间通过泵管18连通；所述的流通式溶解氧测量仪与所述的恒温装置9之间通过液管19连通。

所述的处理模块包括主控电脑、与主控电脑联机的显示界面以及信号测量及处理单元22；所述的信号测量及处理单元与所述的流通式溶解氧测量仪以及流通式bod微生物传感器连通；所述的主控电脑与控制器连接；所述的控制器用于控制所述的电磁阀的通断、蠕动泵的开关以及进样器的取样。

所述的流通式溶解氧测量仪的溶解氧传感器可以是极谱式覆膜氧电极或荧光法氧电极。

流通式bod微生物传感器由极谱式三电极结构氧电极与夹层式微生物膜所构成；所述的极谱式三电极结构氧电极的电极组成为：工作电极：金；对电极：铂；参比电极：银-氯化银。

一种快速测定仪的精确补偿测定方法，利用流通式溶解氧测量仪以及通式bod微生物传感器的测量信号利用公式判断样品的bod值；所述的公式为：

bod＝f(ia)+f(△i)

f(ia)＝a5×ia⁵+a4×ia⁴+a3×ia³+a2×ia²

f(△i)＝k×△i+b

ia＝△d-△i

其中：

ia为流通式溶解氧仪电极测量电位降与流通式bod微生物传感器测量电位降的差值。

a5为流通式bod微生物传感器测量结束时电位值；

a4为流通式溶解氧测量仪电极测量结束时电位值；

a3为流通式bod微生物传感器启始测量时电位值；

a2为流通式溶解氧测量仪电极启始测量时电位值；

△d为流通式溶解氧测量仪电极测量始末电位降值；

△i为流通式bod微生物传感器测量始末电位差值；

k、b为标准曲线系数；

k值的取值范围为11.77-13.35；

b值的取值范围为2.26-2.78。

本发明的工作过程为：在显示界面14设定和显示数据及仪器实时状态。主控电脑13控制进样器1(本发明中为全自动进样器)及其电磁阀5的自动定位和进样切换。开机时，主控电脑13控制全自动的进样器1复位，使定位至1号位置，同时控制电磁阀5打开，打开时电磁阀夹块15与电磁阀挡块17夹紧进样管3，使进样管3处于闭合状态，清洗液管4处于流通状态。蠕动泵7转动，通过清洗液管4从清洗液桶2中抽取清洗液由三通6进入泵管18送至流通式溶解氧测量仪8的进口，此时主控电脑13控制信号测量及处理单元22实时采集流通式溶解氧测量装置8的数据进行处理获得清洗液的溶解氧参数，液体再由流通式溶解氧测量装置8的出口进入液管19，之后从恒温装置9的进口进入，恒温保温后从恒温装置9的出口进入与至连接的气液混合三通20，与从气泵10连接的气管21中的空气混合，气液混和液进入流通式bod微生物传感器10的进口，此时主控电脑13控制信号测量及处理单元22实时采集流通式bod微生物传感器10的数据进行处理，获得清洗液对应的数据。处理后的清洗液从流通式bod微生物传感器10的出口经过废液管16进入废液桶12完成清洗液的测量过程。

当清洗时间主控电脑13记时结束后，主控电脑13控制全自动进样器1按顺序定位，同时控制电磁阀5闭合，闭合时电磁阀夹块15与电磁阀挡块17夹紧清洗液4，使清洗液4处于闭合状态，进样管3处于流通状态。蠕动泵7转动，通过进样管3从全自动进样器1的对应位置吸取样品水样，由三通6进入泵管18送至流通式溶解氧测量装置8的进口，此时主控电脑13控制信号测量及处理单元22实时采集流通式溶解氧测量装置8的数据进行处理获得水样的溶解氧参数，液体再由流通式溶解氧测量装置8的出口进入液管19，之后从恒温装置9的进口进入，恒温保温后从恒温装置9的出口进入与至连接的气液混合三通20，与从气泵10连接的气管21中的空气混合，气液混和液进入流通式bod微生物传感器10的进口，此时主控电脑13控制信号测量及处理单元22实时采集流通式bod微生物传感器10的数据进行处理，获得样品对应的数据。处理后的样品水液从流通式bod微生物传感器10的出口经过废液管16进入废液桶12完成清洗液的测量过程。依次循环以上步骤进行全自动进样采集水样数据。

本发明所涉及的bod快速测定仪，将溶解氧测量信号ia及bod微生物传感器信号ib接入中央处理器，分别将这两路信号进行计算处理，经大量的标准样品实验数据以及实际样品与传统五日生化法的比对实验，建立如下经验公式：

bod＝f(ia)+f(△i)

f(ia)＝a5×ia⁵+a4×ia⁴+a3×ia³+a2×ia²

f(△i)＝k×△i+b

ia＝△d-△i

其中：

ia为溶解氧电极测量电位降与bod微生物传感器测量电位降的差值。

a5为bod微生物传感器测量结束时电位值。

a4为溶解氧电极测量结束时电位值。

a3bod微生物膜传感器启始测量时电位值。

a2为溶解氧电极启始测量时电位值。

△d为溶解氧电极测量始末电位降值。

△i为bod微生物膜传感器测量始末电位差值。

k、b为标准曲线系数。

上述f(ia)及f(ia)函数均根据实测数据(见表1.)通过matlab拟合及方程回归计算确定。k、b的取值根据待测水样的不同略有差异，这里根据实际应用经验，分为地表水、生活污水及工业废水三种主要类型。

k值的取值范围为11.77-13.35

b值的取值范围为2.26-2.78

表1

其中,bod5值是使用传统的五日生化法测得的数值，结果报名，使用本申请的方法得到的bod测量值无限接近，而且能够满足自动化的需求，测量方便，准确，易于推广。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。