[發明專利]立式柱狀微生物反應器

有效

• 申請號: 201410025738.3
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103713027B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 張世強;宋正超
• 申請（專利權）人: 國家海洋技術中心
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司12101
• 代理人: 崔立增

技術領域

本發明涉及水質監測儀器，特別是涉及海水中生化需氧量的測量儀器。

背景技術

生化需氧量（BOD）是海水水質監測的主要指標之一。BOD測量的標準方法是現場取樣實驗室分析，將水樣在20℃±1℃條件下培養5天，分別測定樣品培養前后的溶解氧值，二者之差即是微生物降解有機物所消耗的溶解氧，通常稱五日生化耗氧量，以BOD₅表示。這種方法操作復雜、耗時、費力、時效性差，因此，BOD快速測量和在線測量的技術研究不斷取得進展。現有的BOD快速測量方法有微生物膜法和微生物反應器法。

采用微生物反應器法的BOD快速測量儀的關鍵部件是微生物反應器。現有BOD快速測量儀所用的微生物反應器通常體積較大，從900毫升到3升，并且是由好幾部分連接而成，缺乏整體性，不是一體化的測量傳感器。

圖1顯示現有一款BOD快速測量儀所用環形微生物反應器的截面結構，所述環形微生物反應器為環形反應器腔體A2、溶解氧檢測腔體A8和循環泵A6與連接管路A7構成的大型組合裝置。

環形反應器腔體A2內放置許多管狀微生物床A4，管狀微生物床A4在環形反應器腔體A2內隨水樣流動，循環泵A6提供水樣在環形反應器腔體A2內流動的動力。溶解氧檢測腔體A8與環形反應器腔體A2由連接管路A7連通，溶解氧檢測電極A1設置在溶解氧檢測腔體A8內。管狀微生物床A4的內壁上附著大量微生物菌群，微生物菌群將環形反應器腔體A2內水樣的有機物氧化，環形反應器腔體A2內的水樣經過循環泵A6連接的管路進入循環泵A6，再經過循環泵A6與溶解氧檢測腔體A8連接的管路進入溶解氧檢測腔體A8，最后又經過溶解氧檢測腔體A8與反應器腔體A2連接的管路回到環形反應器腔體A2，完成循環，同時溶解氧檢測電極A1檢測微生物菌群的短時耗氧量，并計算出總耗氧量（五日耗氧量）。BOD的測定需要在恒定溫度下進行，線繞電阻式加熱器A5位于環形反應器腔體A2的中央，溫度傳感器A3浸在環形反應器腔體A2的水樣中，它們在單片機的控制下完成恒溫控制。

但是，上述BOD的快速測量所用微生物反應器容積較大，在900毫升以上，管狀微生物床A4在環形反應器腔體A2內隨水樣流動，消耗試劑較多，能耗也偏大。而且，這種反應器由幾部分組成的大型組合裝置，缺乏整體性，維修、更換甚是不便，影響了實際使用。

發明內容

針對上述現有BOD快速測量技術的微生物反應器所存在的問題，本發明推出新型的微生物反應器，將固定式網狀生物床、內嵌式攪拌泵、溶解氧檢測電極置于同一個立柱狀殼體內，實現反應器的小型一體化，減少了反應器容積，節省試劑量和能耗，更利于維修更換。

本發明所涉及的立式柱狀微生物反應器呈立柱狀結構，包括反應器腔體、反應器底座、網狀微生物床、溶解氧檢測電極、控溫系統和攪拌系統，控溫系統由溫度傳感器和半導體加熱器構成，攪拌系統由磁力攪拌泵和循環管路構成。反應器腔體置于反應器底座上,網狀微生物床、溶解氧檢測電極、控溫系統的溫度傳感器置于反應器腔體內，控溫系統的半導體加熱器和攪拌系統的磁力攪拌泵置于反應器底座內，攪拌系統的循環管路置于反應器腔體外側，循環管路將反應器腔體底部和上部連通。

反應器腔體是盛待測海水水樣的容器，為圓筒狀結構，置于反應器底座上。反應器底座為圓柱體結構，上部有凹陷敞口，上部的凹陷敞口與反應器腔體下部連通。反應器底座頂部的螺紋接口與反應器腔體圓筒殼體下端連接，反應器腔體與反應器底座上下連接形成容納待測海水水樣的密閉容器。

網狀微生物床為網狀圓柱體結構，置于反應器腔體中部，固定在反應器腔體圓筒殼體內壁上，網孔孔徑為1.5～2.0毫米。網狀微生物床將反應器腔體分成上下兩部分，上下兩部分通過網狀微生物床的網孔連通，網狀微生物床圓柱體的中心軸線與反應器腔體中心軸線重合。

磁力攪拌泵為內嵌式攪拌泵，設置在反應器底座的凹陷敞口內，并置于反應器腔體下部待測海水水樣中，可以直接提供海水水樣的水平方向流速。

半導體加熱器設置在反應器底座的凹陷敞口內，位于磁力攪拌泵之上，為反應器腔體下部待測海水水樣加熱。磁力攪拌泵攪動加熱水樣流動，可以較快將熱量散發出去。

循環管路置于反應器腔體圓筒殼體外側，循環管路上端從反應器腔體圓筒殼體端蓋插入反應器腔體上部，循環管路下端插入反應器底座上部的凹陷敞口，將反應器腔體底部以及反應器底座上部與反應器腔體上部連通。

溶解氧檢測電極插入反應器腔體內，穿過網狀微生物床，并由鎖緊壓蘭固定在反應器腔體圓筒殼體的端蓋上。