[發(fā)明專利]一種基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210738795.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN115290731A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長(zhǎng)宇;陳曉婷;王梁;郭迅;劉子燁;黎泰華;魏俊杰;陳奕良;林慧珍;徐曉龍;郟建波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 五邑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N27/42;G01N1/28
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 嚴(yán)靜

本發(fā)明公開了一種基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法，屬于水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述水質(zhì)BOD檢測(cè)方法通過采用原位培養(yǎng)環(huán)境微生物的方式構(gòu)建微生物膜，使微生物膜具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力和生物降解效率，在長(zhǎng)期檢測(cè)過程中微生物膜不受外源微生物污染；并通過在水樣測(cè)試過程中添加硝化抑制劑，避免了原位微生物膜法可能出現(xiàn)的硝化耗氧干擾問題，保證長(zhǎng)期使用過程中微生物膜的性能穩(wěn)定，并提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；且本發(fā)明單次測(cè)量周期僅需20min，可廣泛地應(yīng)用于地表水以及污染源廢水的快速BOD檢測(cè)；本發(fā)明還提供了所述基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法。

背景技術(shù)

水資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，已成為制約社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。生化需氧量(BOD)是指在一定條件下，微生物分解存在于水中的可生化降解有機(jī)物所進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)過程中所消耗的溶解氧的數(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)。使用BOD進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)水污染治理具有重要的意義。

目前用于水質(zhì)BOD快速檢測(cè)的方法主要包括微生物傳感器法和原位微生物膜法，微生物傳感器是由氧電極和微生物菌膜構(gòu)成；其檢測(cè)原理為：當(dāng)含有飽和溶解氧的水樣進(jìn)入流通池中與微生物傳感器接觸，水樣中溶解性可生化降解的有機(jī)物受到微生物菌膜中菌種的作用而消耗一定量的氧，使擴(kuò)散到氧電極表面上的氧的質(zhì)量減少，當(dāng)水樣中可生化降解的有機(jī)物向菌膜擴(kuò)散速度(質(zhì)量)達(dá)到恒定時(shí)，此時(shí)擴(kuò)散到氧電極表面上的氧的質(zhì)量也達(dá)到恒定，因此產(chǎn)生一個(gè)恒定電流。由于恒定電流的差值與氧的減少量存在定量關(guān)系，據(jù)此可換算出水樣生化需氧量。然而微生物傳感器選用經(jīng)馴化和固定的特定菌種對(duì)被測(cè)水樣中有機(jī)物進(jìn)行分解，菌種較為單一，將菌種固定在膜內(nèi)，使用過程中膜內(nèi)的微生物就會(huì)繁殖，因此膜內(nèi)微生物的量并不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大波動(dòng)；不僅如此，實(shí)際水樣中也會(huì)含有一定量的微生物，在測(cè)量過程中，這些微生物也會(huì)附著在膜表面或進(jìn)入膜結(jié)構(gòu)中，外族微生物引入可能導(dǎo)致原有固定化微生物膜的菌種結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性差。這些缺陷很大程度上限制了微生物傳感器的實(shí)際使用。

原位微生物膜法是以天然水體中固有的微生物為源，以特制的功能化管路內(nèi)壁為基底，基于流動(dòng)檢測(cè)體系，借助試樣與反應(yīng)器表面的接觸，實(shí)現(xiàn)水體環(huán)境微生物在管路基底表面的逐層生長(zhǎng)進(jìn)而構(gòu)建原位生長(zhǎng)的微生物膜反應(yīng)器。其檢測(cè)原理是：當(dāng)含有飽和溶解氧的水樣在流經(jīng)微生物膜反應(yīng)器時(shí)，微生物膜利用水樣中的溶解氧生物降解耗氧污染物，再以溶解氧傳感器檢測(cè)水樣經(jīng)微生物膜反應(yīng)器前后的溶解氧信號(hào)，以待測(cè)量試樣經(jīng)微生物膜反應(yīng)器前后的溶解氧含量差值為計(jì)算依據(jù)，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較從而計(jì)算水樣生化需氧量。原位微生物膜反應(yīng)器能最大程度保持水體中微生物種群組成與比例，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性高；然而，長(zhǎng)期受污染的水體中存在大量還原性無機(jī)物，比如氨基氮，同時(shí)，用于分解轉(zhuǎn)化氨基氮為硝基氮的硝化細(xì)菌也是受污染的水體中普遍存在的微生物，硝化細(xì)菌氧化氨基氮過程耗氧，當(dāng)原位微生物膜在長(zhǎng)期使用過程中有硝化細(xì)菌在微生物膜上吸附生長(zhǎng)且待測(cè)水體中含氨基氮時(shí)，硝化細(xì)菌氧化氨基氮這一過程將會(huì)與BOD檢測(cè)同時(shí)發(fā)生，氨基氮硝化過程的耗氧量會(huì)對(duì)BOD檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

綜上，目前BOD測(cè)量技術(shù)均存在由于測(cè)試過程中水環(huán)境硝化細(xì)菌引入生物反應(yīng)單元而造成硝化耗氧干擾BOD測(cè)量結(jié)果的可能，且目前的研究中尚未有通過加入硝化抑制劑而減少硝化耗氧干擾的研究；因此，通過添加硝化抑制劑而提供一種不受硝化耗氧干擾、準(zhǔn)確度高的檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法是目前研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種使用天然水體中環(huán)境微生物原位生長(zhǎng)構(gòu)建性能穩(wěn)定的微生物膜，且測(cè)試結(jié)果不受硝化耗氧干擾、準(zhǔn)確度高的一種基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種基于原位微生物膜檢測(cè)水質(zhì)BOD的方法，包含以下步驟：