CN105004847A - 基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法，涉及水质毒性在线预警技术领域。本发明实施例提供的技术方案，通过在生物反应器内，培养微生物，并通过控制条件使微生物生长处于动态平衡状态，进而使生物反应器中存留的溶解氧值处于稳定状态，当水体中存在毒性污染时，微生物的呼吸作用强弱发生变化，进而导致生物反应器中存留的溶解氧水平发生变化，通过捕捉溶解氧水平的变化，实现对水体毒性污染的在线预警。这种方法，只需使用溶解氧传感器在线监测生物反应器内存留的溶解氧水平，测量简单，具有较好的可操作性，而且不需要特殊的试剂或仪器，维护简单，运行成本低。

Description

基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法

技术领域

本发明涉及水质毒性在线预警技术领域，尤其涉及一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法。

背景技术

随着我国工业水平的高速发展，人民生活水平的快速提高，环境污染已经成为我国目前所面临的重大问题之一。据环保部门统计全国九大水系都已遭受到不同程度的污染，绝大多数已相当严重，直接威胁到水体生态环境以及人民群众的正常生活，因水体污染导致的集体中毒事件屡见报端，使得原本并不富裕的淡水资源变得更加匮乏。所以关注水质安全、饮用水安全问题是关系到老百姓生活的重大问题。

可能产生毒性污染的原因包括：

(1)储存、运输危险品发生事故；

(2)化肥、农药等有毒物质无意中污染水源；

(3)水源地附近企业发生事故；

(4)恐怖分子或对社会不满的极端分子投毒。

这些可能发生的事故一旦发生都会对水体生态环境，工农渔业生产，甚至人民群众的生活饮用水带来了巨大的威胁。

整个自然界有超过100000种的毒性物质，即使世界上最先进的检测仪器也无法把这些毒性物质全部单个检测出来，因此，在水体污染监测中，一般首先通过在线生物监测的方式，对有毒物质对水体的综合毒性进行检测并报警，然后再通过实验室设备具体来分析造成毒性污染的物质的具体成分。

在线生物监测是非常有效的急性毒性的监测报警方法，它可以对水质的变化起到预警作用。

目前，在线生物毒性监测的方法主要包括：发光细菌、水蚤、藻类、贻贝、鱼、微生物。

以上几种方法中，微生物法更适合于在线监测水中急性毒性的出现。

采用微生物在线监测水体中有毒污染的方法，主要是利用微生物电池的原理或微生物电解的原理，但是，采用上述原理制备的微生物在线监测系统，还需要使用特殊的试剂或仪器，所以，维护复杂，且运行成本比较高，

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，包括：

生物反应器和控制系统，所述生物反应器用于培养微生物，并使微生物生长处于动态平衡状态，所述生物反应器内设置有固定数量的微生物载体，所述微生物载体用于微生物的附着培养；所述生物反应器上设置有溶解氧传感器，所述溶解氧传感器与所述控制系统连接，所述控制系统用于接收所述溶解氧传感器上传的所述生物反应器中存留的溶解氧数据，还用于分析所述存留的溶解氧数据是否达到报警阈值，还用于当所述存留的溶解氧数据达到报警阈值时，发出报警信息，还用于控制所述生物反应器的加入物质量、排出物质量和运行状态参数，使所述生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态。

优选地，所述微生物载体包括壳体和填充于所述壳体内的载体，所述壳体包括外壁和内壁，所述外壁采用疏水性材料制备而成，所述内壁采用亲水性材料制备而成。

更优选地，所述填充于所述壳体内的载体为碳纤维载体。

优选地，所述生物反应器上设置有混合水入口、营养液入口和微生物培养液出口，所述混合水入口用于加入待监测水与饱和溶解氧水的混合水，所述营养液入口用于加入营养液，所述微生物培养液出口用于排出微生物培养液。

更优选地，所述在线预警装置还包括分离设备，所述微生物培养液出口与所述分离设备的入口连通，所述分离设备的第一出口与所述生物反应器的循环液入口连通，使含有所述微生物载体的液体返回至所述生物反应器，所述分离设备的第二出口与废液罐连通，使含有脱落物和死亡微生物的液体排至废液罐。

优选地，所述在线预警装置还包括待监测水过滤设备、温度传感器和/或压力传感器，所述待监测水过滤设备用于对待监测水进行过滤，所述温度传感器和/或压力传感器安装于所述生物反应器上，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制系统连接。

一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，包括如下步骤:

S1，向生物反应器中通入饱和溶解氧水和微生物生长所需的营养液，对微生物进行培养，使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态；

S2，向生物反应器中通入待监测水，监测所述生物反应器中存留的溶解氧值；

S3，判断所述生物反应器中存留的溶解氧值是否达到了报警阈值，如果是，则发出报警信息，否则，继续。

优选地，S3中，所述发出报警信息，包括如下步骤：

S301，判断报警持续的时间是否达到设定的阈值，如果是，则执行S302，否则，继续；

S302，增加向生物反应器中通入的饱和溶解氧水和待监测水的体积比例，使饱和溶解氧水对待监测水进行稀释，直至报警停止，将饱和溶解氧水和待监测水的体积比例恢复至S1中的状态。

优选地，S1中，所述使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，采用如下方法判断微生物生长处于动态平衡状态：

S101，检测生物反应器中存留的溶解氧值；

S102，判断生物反应器中存留的溶解氧值是否达到稳定值，如果是，则生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，否则，未达到动态平衡状态。

优选地，所述微生物为人工培养的单一微生物或待监测水中的微生物。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的技术方案，通过在生物反应器内，培养微生物，并通过控制条件使微生物生长处于动态平衡状态，进而使生物反应器中存留的溶解氧值处于稳定状态，当水体中存在毒性污染时，微生物的呼吸作用强弱发生变化，进而导致生物反应器中存留的溶解氧水平发生变化，通过捕捉溶解氧水平的变化，实现对水体毒性污染的在线预警。这种方法，只需使用溶解氧传感器在线监测生物反应器内存留的溶解氧水平，测量简单，具有较好的可操作性，而且不需要特殊的试剂或仪器，维护简单，运行成本低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的在线预警装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的微生物载体的剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的水体毒性监测曲线图。

图中，各符号的含义如下：

1生物反应器，2控制系统，3微生物载体，4分离设备，5蠕动泵，6溶解氧传感器，7外壁，8内壁，9碳纤维载体，10混合水入口，11营养液入口，12微生物培养液出口，13循环液入口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置和方法，其原理是微生物在有毒有害物质影响下，呼吸作用的强弱会发生变化，进而导致水中溶解氧水平变化，通过测定生物反应器中存留的溶解氧水平的变化，对水质毒性进行在线预警。

本发明实施例提供了一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，包括：

生物反应器1和控制系统2，生物反应器1用于培养微生物，并使微生物生长处于动态平衡状态，生物反应器1内设置有固定数量的微生物载体3，微生物载体3用于微生物的附着培养；生物反应器1上设置有溶解氧传感器6，溶解氧传感器6用于监测生物反应器1内存留的溶解氧数据，并将生物反应器1内存留的溶解氧数据上传至控制系统2，控制系统2用于接收溶解氧传感器6上传的生物反应器1中存留的溶解氧数据，还用于分析所述存留的溶解氧数据是否达到报警阈值，还用于当所述存留的溶解氧数据达到报警阈值时，发出报警信息，还用于控制生物反应器1的加入物质量、排出物质量和运行状态参数，使生物反应器1中的微生物生长处于动态平衡状态。

上述结构中，在生物反应器中，通过向生物反应器中加入微生物，以及用于微生物生长的饱和溶解氧水和营养液，培养微生物，并通过控制系统对培养条件：包括饱和溶解氧水的加入量、营养液的加入量、温度、压力等的控制，使微生物的呼吸作用稳定，则液体内存留的溶解氧水平稳定，即微生物生长处于动态平衡状态。其中，饱和溶解氧水可以采用如下方法进行制备：饮用水先被导入到一个水罐中，液位由一个浮阀控制，温度也由一个温控器控制在一个恒定的水平。空气以气泡形式导入到这个水罐中。

本发明实施例中，采用饱和溶解氧水为微生物生长提供氧，而不是直接通入氧气，主要是因为，饱和溶解氧水还可以作为稀释用水使用，用于稀释待监测水样。

通过在生物反应器内设置微生物载体，可以使微生物附着在该载体上，在该载体上进行生长繁殖，死亡的微生物则会从该载体上脱落，在动态培养的过程中，从载体上脱落的微生物会不断的被排出生物反应器，从而使生物反应器内的微生物达到动态平衡状态。

微生物生长在该载体上，使用固定数量的微生物载体，就可以固定微生物的生长空间，从而使得微生物生长达到平衡状态时，微生物的总量恒定不变。可以控制生物反应器内的微生物的数量，使其培养一段时间后，达到动态平衡状态时，数量处于稳定状态，进而保证其呼吸耗氧量保持稳定状态，进而通过监测存留的溶解氧水平实现水体毒性的监测。

在使用的过程中，通过使用生物反应器上设置的溶解氧传感器检测生物反应器内存留的溶解氧水平，控制系统通过判断该溶解氧水平是否处于稳定状态，从而判断生物反应器中的微生物是否处于生长动态平衡的状态。原理如下：由于在特定的温度压力等物理条件下，饱和溶解氧水中的溶解氧值是恒定的，可以设定为C₀；微生物被培养一段时间后，达到饱和状态，即微生物的数量稳定，不再发生变化，则固定数量的微生物在设定的培养条件下正常呼吸(没有任何条件的变化)的耗氧量为一个稳定值，则生物反应器中存留的溶解氧值也是一个稳定值，设为C_l，那么微生物的耗氧量为C₀-C_l。

当微生物处于生长动态平衡状态后，该在线预警装置就可以进入工作状态，用于监测待监测水样中是否具有毒性物质，而且，该在线预警装置进入工作状态后，仍然控制微生物生长处于动态平衡状态时的培养条件。

具体的，该装置监测待监测水样中是否具有毒性物质，可以采用如下方法：向生物反应器中通入待监测水样，使用溶解氧传感器监测所述生物反应器中存留的溶解氧值，判断所述生物反应器中存留的溶解氧值是否达到了报警阈值，如果是，则发出报警信息，否则，继续，从而实现对毒性物质的在线实时监测。

当该在线预警装置开始工作时，向生物反应器中通入待监测水样，如果待监测水样中不存在毒性物质，则待监测水样进入生物反应器中后，不会对其中的微生物生长产生影响，即微生物的呼吸作用仍处于稳定状态，液体内存留的溶解氧水平不变，而如果待监测水样中存在毒性物质，则待监测水样进入生物反应器中后，其中的毒性物质会对微生物生长产生影响，即微生物的呼吸作用强弱发生变化，导致微生物的耗氧量发生变化，进而导致生物反应器内存留的溶解氧水平发生变化，根据变化值的大小，发出警报，从而使在线监测装置通过捕捉溶解氧水平的变化，实现对水体毒性的在线预警。

其中，为了使水样中的毒性物质不会完全杀死微生物或严重损伤微生物，使微生物能够长期使用，进而使该在线预警装置长时间运行，当水样中存在毒性物质，发出报警时，如果报警持续时间相对较长，则可以增加向生物反应器中通入的饱和溶解氧水和待监测水的体积比例，使饱和溶解氧水对待监测水进行稀释，直至报警停止，将饱和溶解氧水和待监测水的体积比例恢复至初始动态平衡的状态。从而通过对待监测水中的毒性物质进行稀释，降低毒性对微生物的影响，使微生物能够恢复至动态平衡状态，进而使预警装置长期运行。

在上述结构中，通过采用控制系统，可以实现对微生物培养的自动化控制、数据分析和报警启动，可以极大的提高监测准确度和工作效率。

在本发明的一个优选的实施例中，微生物载体3包括壳体和填充于所述壳体内的载体，所述壳体包括外壁7和内壁8，外壁7采用疏水性材料制备而成，内壁8采用亲水性材料制备而成。

微生物载体的壳体通过表面处理，内壁是亲水性的，外壁是疏水性的，这样，微生物都附着在内壁上生长，而不会或很少附着在外壁上，从而，就不会出现外壁上生长的微生物对微生物数量的影响，使只在载体内部空间生长的微生物的数量，当微生物生长达到动态平衡时，处于一个稳定的状态。

另外，壳体采用疏水性外壁，也有利于脱落物的分离和排出。

在本发明的另一个优选的实施例中，所述填充于所述壳体内的载体为碳纤维载体9。

碳纤维膜具有丰富的微孔结构，具有较大的吸附容量；其微孔直接分布于纤维的表面，因而吸附质扩散的路径短、时间短，其吸附和再生的速率快，可在较温和条件下再生。微生物可生长在碳纤维的微孔中。

在本发明的一个优选实施例中，生物反应器1上设置有混合水入口10、营养液入口11和微生物培养液出口12，混合水入口10用于加入待监测水与饱和溶解氧水的混合水，营养液入口11用于加入营养液，微生物培养液出口12用于排出微生物培养液。

在实际使用过程中，可以分别使用蠕动泵5将待监测水、饱和溶解氧水和营养液等加入生物反应器中，需要注意的是，待监测水和饱和溶解氧水在传输过程中先混合，再加入到生物反应器中，从而，当待监测水毒性浓度比较大，可能会对微生物产生损失或杀死的危险时，饱和溶解氧水可以起到稀释待监测水，保护生物反应器中的微生物的作用。

营养液是微生物生长繁殖必须的，在生物反应器运行过程中，该装置会自动持续向生物反应器中供给足够的营养物质来满足微生物的生长繁殖。这样，就能够保证待监测水样中BOD值的变化不会影响后续存留的溶解氧水平的测量结果。

在本发明的一个优选实施例中，所述在线预警装置还包括分离设备4，所述微生物培养液出口12与分离设备4的入口连通，分离设备4的第一出口与生物反应器1的循环液入口13连通，使含有所述微生物载体的液体返回至生物反应器1，分离设备4的第二出口与废液罐连通，使含有脱落物和死亡微生物的液体排至废液罐。

其中，分离设备可以为分离泵。

本发明提供的预警装置，在生物反应器中，对微生物进行动态培养，即不断的向生物反应器中加入微生物、营养物质和氧气等，同时也不断的从生物反应器中排出微生物培养液。

但是，微生物培养液中还存在一些微生物载体，为了保持生物反应器中微生物载体的数量恒定，需要将其分离出来，并返回至生物反应器中，循环使用。通过使用分离设备，可以实现上述目的。其中，含有微生物载体的液体返回至生物反应器，而其他的液体则作为废液排出。

在本发明的一个优选实施例中，所述在线预警装置还包括待监测水过滤设备、温度传感器和/或压力传感器，所述待监测水过滤设备用于对待监测水进行过滤，所述温度传感器和/或压力传感器安装于所述生物反应器上，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制系统连接。

本发明实施例还提供了一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，包括如下步骤:

S1，向生物反应器中通入饱和溶解氧水和微生物生长所需的营养液，对微生物进行培养，使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，并保持数量稳定；

S2，向生物反应器中通入待监测水，监测所述生物反应器中存留的溶解氧值；

S3，判断所述生物反应器中存留的溶解氧值是否达到了报警阈值，如果是，则发出报警信息，否则，继续。

其中，报警阈值可以根据实际情况进行设定。

在上述方法中，如果待监测水样中不存在毒性物质，则待监测水样进入生物反应器中后，不会对其中的微生物生长产生影响，即微生物的呼吸作用仍处于稳定状态，液体内存留的溶解氧水平不变，而如果待监测水样中存在毒性物质，则待监测水样进入生物反应器中后，其中的毒性物质会对微生物生长产生影响，即微生物的呼吸作用强弱发生变化，导致微生物的耗氧量发生变化，进而导致生物反应器内存留的溶解氧水平发生变化，根据变化值的大小，发出警报，从而使在线监测装置通过捕捉溶解氧水平的变化，实现对水体毒性的在线预警。

由于上述方法中，只需要捕捉溶解氧水平的变化，所以，监测报警反应的时间短，灵敏度高，有利于采取进一步的手段对水体毒性进行监测或处理。

其中，S3中，所述发出报警信息，可以包括如下步骤：

S301，判断报警持续的时间是否达到设定的阈值，如果是，则执行S302，否则，继续；

S302，增加向生物反应器中通入的饱和溶解氧水和待监测水的体积比例，使饱和溶解氧水对待监测水进行稀释，直至报警停止，将饱和溶解氧水和待监测水的体积比例恢复至S1中的状态。

在上述方法中，如果水体在相对较长时间内受到毒性污染，则在生物反应器中，会发生毒性物质对微生物的毒害，如果对其不予处理，会导致生物反应器中的微生物完全被杀死，从而导致预警装置不能再继续使用。本发明实施例中，通过调整饱和溶解氧水和待监测水的体积比例，使用饱和溶解氧水对待监测水进行稀释，降低毒性对微生物的影响，从而实现对生物反应器中微生物的保护，使其能够继续后续的监测。

其中，S1中，所述使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，采用如下方法判断微生物生长处于动态平衡状态：

S101，检测生物反应器中存留的溶解氧值；

S102，判断生物反应器中存留的溶解氧值是否达到稳定值，如果是，则生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，否则，未达到动态平衡状态。

原理如下：由于在特定的温度压力等物理条件下，饱和溶解氧水中的溶解氧值是恒定的，可以设定为C₀；微生物被培养一段时间后，达到饱和状态，即微生物的数量稳定，不再发生变化，则固定数量的微生物在设定的培养条件下正常呼吸(没有任何条件的变化)的耗氧量为一个稳定值，则生物反应器中存留的溶解氧值为也是一个稳定值，设为C₁；那么微生物呼吸耗氧量为C₀-C₁。

本发明实施例中，所述微生物为人工培养的单一微生物或待监测水中的微生物。

实施例一

本发明实施例提供了一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其微生物采用待监测水样中的微生物，该装置可以采用如下步骤进行工作：

步骤一：微生物培养。通电后，通过控制器控制各个管路上的泵阀，使被测水样经过简单过滤后流入生物反应器，并向生物反应器中加入饱和溶解氧水，还会根据实际情况加入营养物质，以便使被测水样中的微生物按照其自然状态时的构成比例在生物反应器中快速培养起来，这样就相对真实地模拟了被测水样的生态状态。

步骤二：动态平衡。由于在特定的温度压力等物理条件下，饱和溶解氧水中的溶解氧值是恒定的，这里设定为C₀；被测水样在进入生物反应器，在步骤一的条件下培养一段时间后，被测水样中的微生物被培养达到稳定状态，微生物的数量不再增加，处于一个动态平衡状态，从而微生物正常呼吸的耗氧量达到一个稳定值；那么达到动态平衡状态时，生物反应器中存留的溶解氧值也是一个稳定值，设为C₁；被测水样水质如果在一定范围内小幅波动，仪器通过软件控制泵阀调节进水量，饱和溶解氧水的加入量，营养物质的加入量，来维持动态平衡状态，使生物反应器中存留的溶解氧值C₁相对稳定。

步骤三：水质变化预警。如果被测水样的水质发生瞬时大幅变化，如毒性物质改变或阻碍了微生物的正常呼吸，溶解氧的消耗会变化，即C₀—C₁突然大幅变化，当C₀没有发生变化时，生物反应器中存留的溶解氧浓度C₁会发生大幅变化，如果变化后的值达到设定的报警值，此时水质毒性在线预警装置就会输出报警信号。

步骤四：系统自保护。如果水样中的毒性物质的浓度持续维持在一个相对比较高的状态，这时控制器大量增加饱和溶解氧水的进水量进行稀释，进入反应器的总入水量还保持在一个恒定的状态，这种情况下毒性水样的比率会大幅减少，有效地保护了生物反应器中的微生物，避免微生物全部死亡，避免系统停止运行。当进水水样中的毒性降低，控制器会自动减少饱和溶解氧水的稀释量，恢复正常运行。

该在线预警装置会输出大量的溶解氧数据，但是由于这些数据可以上传至控制系统，通过软件进行分析，所以处理起来比较简单。同时控制系统还可以接收溶解氧探头，温度压力探头输出的信号，同时，它还可以控制泵，电磁阀，加热单元，使生物反应器处于微生物动态平衡状态的培养条件。因此，整个测试过程，可以完全实现自动化，不需要外部的辅助设施。

实施例二

本发明实施例提供了利用基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置进行水库中水体毒性监测在线预警的实例，其微生物采用实验室人工培养的单一微生物，具体过程如下：

在某大型水库作为饮用水水源地，该水库的水质被严格监控，水质毒性在线预警装置作为人工检测的辅助设施。

微生物在实验室条件附着在生物反应器的塑料环内生长，打开在线预警装置，一个小时后就能得到一条稳定的基线，该预警装置开始工作。

对生物反应器内存留的溶解氧水平进行监测，并制作微生物呼吸耗氧量随时间的变化曲线，如图3所示。图3中，横坐标为时间，纵坐标为微生物呼吸耗氧量。

从图3中可以看出，向预警装置中通入来自水库的水样，曲线仍然处于平稳状态。

该预警装置对水质变化非常敏感。通入水库的水样一段时间后，向其中加入有毒化合物模拟有毒污染来测试该预警装置对水质变化的敏感度。

从图3中可以看出，在1点左右，将苯酚污染物加入水样后，至1：20，测量值已经达到报警值。

在上述情况下，该预警装置非常迅速的触发了报警。可见，毒性报警的反应时间非常之短，当发生毒性污染后，会快速的进行预警。

在停止继续模拟污染的同时，毒性报警也停止了。又经过10-20min，基线恢复。这意味着，分析仪由于溶解氧水的稀释作用，对反应器中的微生物具有良好的保护作用。若无上述保护，微生物将完全被杀死。微生物经过毒性污染后存活下来，没受到任何损害。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的技术方案，通过在生物反应器内，培养微生物，并通过控制条件使微生物生长处于动态平衡状态，进而使生物反应器中存留的溶解氧值处于稳定状态，当水体中存在毒性污染时，微生物的呼吸作用强弱发生变化，进而导致生物反应器中存留的溶解氧水平发生变化，通过捕捉溶解氧水平的变化，实现对水体毒性污染的在线预警。这种方法，只需使用溶解氧传感器在线监测生物反应器内存留的溶解氧水平，测量简单，具有较好的可操作性，而且不需要特殊的试剂或仪器，维护简单，运行成本低。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，包括：

生物反应器和控制系统，所述生物反应器用于培养微生物，并使微生物生长处于动态平衡状态，所述生物反应器内设置有固定数量的微生物载体，所述微生物载体用于微生物的附着培养；所述生物反应器上设置有溶解氧传感器，所述溶解氧传感器与所述控制系统连接，所述控制系统用于接收所述溶解氧传感器上传的所述生物反应器中存留的溶解氧数据，还用于分析所述存留的溶解氧数据是否达到报警阈值，还用于当所述存留的溶解氧数据达到报警阈值时，发出报警信息，还用于控制所述生物反应器的加入物质量、排出物质量和运行状态参数，使所述生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态。

2.根据权利要求1所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，所述微生物载体包括壳体和填充于所述壳体内的载体，所述壳体包括外壁和内壁，所述外壁采用疏水性材料制备而成，所述内壁采用亲水性材料制备而成。

3.根据权利要求2所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，所述填充于所述壳体内的载体为碳纤维载体。

4.根据权利要求1所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，所述生物反应器上设置有混合水入口、营养液入口和微生物培养液出口，所述混合水入口用于加入待监测水与饱和溶解氧水的混合水，所述营养液入口用于加入营养液，所述微生物培养液出口用于排出微生物培养液。

5.根据权利要求4所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，所述在线预警装置还包括分离设备，所述微生物培养液出口与所述分离设备的入口连通，所述分离设备的第一出口与所述生物反应器的循环液入口连通，使含有所述微生物载体的液体返回至所述生物反应器，所述分离设备的第二出口与废液罐连通，使含有脱落物和死亡微生物的液体排至废液罐。

6.根据权利要求1所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警装置，其特征在于，所述在线预警装置还包括待监测水过滤设备、温度传感器和/或压力传感器，所述待监测水过滤设备用于对待监测水进行过滤，所述温度传感器和/或压力传感器安装于所述生物反应器上，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制系统连接。

7.一种基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1，向生物反应器中通入饱和溶解氧水和微生物生长所需的营养液，对微生物进行培养，使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态；

S2，向生物反应器中通入待监测水，监测所述生物反应器中存留的溶解氧值；

S3，判断所述生物反应器中存留的溶解氧值是否达到了报警阈值，如果是，则发出报警信息，否则，继续。

8.根据权利要求7所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，其特征在于，S3中，所述发出报警信息，包括如下步骤：

S301，判断报警持续的时间是否达到设定的阈值，如果是，则执行S302，否则，继续；

S302，增加向生物反应器中通入的饱和溶解氧水和待监测水的体积比例，使饱和溶解氧水对待监测水进行稀释，直至报警停止，将饱和溶解氧水和待监测水的体积比例恢复至S1中的状态。

9.根据权利要求7所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，其特征在于，S1中，所述使生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，采用如下方法判断微生物生长处于动态平衡状态：

S101，检测生物反应器中存留的溶解氧值；

S102，判断生物反应器中存留的溶解氧值是否达到稳定值，如果是，则生物反应器中的微生物生长处于动态平衡状态，否则，未达到动态平衡状态。

10.根据权利要求7所述的基于微生物呼吸耗氧监测的水质毒性在线预警方法，其特征在于，所述微生物为人工培养的单一微生物或待监测水中的微生物。