[發明專利]一種寬光譜測量五日生化需氧量在線監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 201910919076.7
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110542665A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 張弜;劉銳;錢鑫;陸汝聰;葛鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 何淑珍;隆翔鷹<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種寬光譜測量的五日生化需氧量在線監測裝置及監測方法。所述在線監測裝置包括密封恒溫培養箱、進液器、BOD₅分析儀及單片機控制系統；BOD₅分析儀置于密封恒溫培養箱中用于測量待測水樣五日生化需氧量，密封恒溫培養箱上設置進液口，進液器通過進液口向密封恒溫培養箱內注射待測水樣，單片機控制系統用于控制密封恒溫培養箱的溫度、進液器向密封恒溫培養箱的進液及接收測量的五日生化需氧量數據并傳輸給外部顯示裝置。本裝置集成培養箱及分析儀，所述方法能做到實時監測，連續取值，觀察水樣在培養過程中溶解氧含量的變化情況。

技術領域

本發明涉及廢水分析裝置領域，特別涉及一種寬光譜測量的五日生化需氧量(BOD₅)在線監測裝置及監測方法。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展，城市經濟結構的不斷調整，城鎮化進程的不斷加快，工業用水和城市居民生活用水量急劇增加。同時各種污染物的排放使河流、湖庫和地下水水體受到不同程度的污染，這也導致了人們對水質檢測要求的提高，而BOD₅是水質評價的必測項目，是衡量有機物對水質污染的重要質量指標。生化需氧量是指在規定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質，特別是分解有機物的生物化學過程消耗的溶解氧。生化需氧過程的發生需具備以下條件：好氧微生物的存在，有足夠的溶解氧和具備適合微生物利用的營養物和有機物等。目前國內外普遍規定于20±1℃培養5天，分別測定樣品培養前后的溶解氧，二者之差即為BOD₅的值，以氧的毫克/升(mg/L)表示。BOD₅屬于地表水水質檢測的一個常規監測項目，并且是水質有機污染綜合指標之一。

1936年美國公共衛生協會將五日生化需氧量稀釋法作為標準方法。目前，絕大多數裝置仍采用化學方法測量BOD₅，現在也在對該方法進行探索改進，逐步朝著智能化的方向發展。采用化學方法的主流BOD₅測量裝置，存在一定局限性，如測定BOD₅時，仍需要加入多種輔助藥劑，而且測試時間偏長，不適合在線監測，同時存在干擾性大、操作復雜，費時費力等不足之處。而采用光譜法測定BOD₅的值，非常迅速，時間短，穩定抗干擾；測量操作簡便，不產生二次污染，且更容易與單片機等嵌入式系統結合，在較低成本和技術難度下實現遠距離的、自動化、網絡化的在線監測系統。采用傳統的方法測量BOD₅值，培養過程中不能夠實時的測量水樣任意時刻的BOD₅值。

pH值對BOD₅值影響很大，最佳的pH應該介于6.5～7.5之間，此時測得的BOD₅相對比較穩定，pH超出這個范圍，就會導致五日生化需氧量值偏高或偏低，因此在測量過程中，應該將待測水樣的pH值維持在6.5～7.5這個范圍之內。BOD₅測定過程與微生物的活性和增長速率有關，而微生物的活性和增長速率受溫度影響很大，一般認為在20℃～40℃是微生物最適宜生長的溫度，分解有機物的能力最強。在該范圍內溫度要提高10℃，微生物的活性提高1～2倍，由于培養溫度每相差1℃都會引起5％左右的測定誤差。因此在整個測定過程中應嚴格控制水樣溫度在(20±1)。水樣中溶解氧的含量與水溫成反比，水溫高，則溶解氧含量少。當水樣溶解氧濃度過低時，微生物生理生化活動將很難進行，將水樣溫度維持在20℃左右，能有效調控水樣中溶解氧處在合理范圍。單獨的BOD₅分析儀又很難做到始終維持水樣的測量環境不改變。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于設計更為智能化的在線BOD₅測量監測裝置，提供一種寬光譜測量的五日生化需氧量(BOD₅)在線監測裝置及監測方法。本BOD₅測量裝置基于微型光譜儀的寬光譜分析技術，將BOD₅分析儀和恒溫培養箱相結合，測量水樣BOD₅值，具有實時快速、清潔簡便、自動化、網絡化、抗干擾、低功耗的優良特點，具有重要科學意義，非常迎合當前市場的需求。