CN108982889A - 一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境监测领域，具体涉及一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，所述分析仪器设置独特的光电检测单元，集成度高，结构小巧，便于移动，适用于野外测试，同时自动化程度高，能够在线实时监测，无需人工值守，且检测灵敏度高、准确度好。
Description
技术领域
本发明属于环境监测领域，具体涉及一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器。
背景技术
随着我国工农业的迅速发展而产生的各种污水、废水给水生生态系统造成了巨大的危害，对水体进行毒性检测已经成为评价水环境安全性的重要手段。目前应用的毒性检测技术主要可分为物理检测法，化学检测法，生物毒性检测法。传统理化分析方法得出的各组分的浓度信息不能够完整反映水生生态系统混合污染的潜在影响。混合物体系产生的毒性效应是所有组分污染物拮抗、叠加、协同或抑制作用的综合结果，即使混合物体系中的单一组分处于无毒性效应浓度，但对混合物体系的总毒性效应可能仍有一定的贡献。因此，进行各类污染物的生物毒性测试显得尤为必要。
发光细菌法能直接、全面地反映各种有毒物质的联合效果，及其对环境的综合影响，具有快速、灵敏、简便、廉价等优点。但细菌因不同的环境条件，如温度、营养物质等，其存活率都会发生变化。长期储存发光细菌，维持细菌的高活性，需要构建一个对其无害、且与周围环境对独立的特殊环境。目前，许多欧美发达国家把发光细菌方法作为一种标准的毒性检测方法，我国也制定了相关的发光细菌检测水质的国家标准。但这些方法主要在实验室使用，在自动运行检测技术方面仍面临着许多技术难题。如Toxcontrol型水质综合毒性仪和杭州绿洁公司研制的ToxSniffer型水质综合毒性仪，仅仅适用于城市自来水，废水等水质的检测，且仪器体积大，不适合野外自动运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合生物毒性在线监测自动分析仪器，该仪器集成度高，结构小巧，便于移动，适用于野外测试，同时自动化程度高，能够在线实时监测，无需人工值守，且检测灵敏度高、准确度好。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，包括监测室(1)、置于监测室(1)上方的细菌储藏室(2)、和与监测室(1)并列设置的控制室(3)，
所述监测室(1)内设有第一温度控制系统(11)，监测系统(12)和流路系统(13)，所述监测系统(12)包括第一光电检测单元(121)和第二光电检测单元(122)，所述第一光电检测单元(121)和第二光电检测单元(122)结构相同，均由耦合的检测模块、光学模块和光电传感模块组成，所述检测模块包括检测池(124)和抛物镜(125)，所述检测池(124)由两U形玻璃管组成，中部形成球形空间，其入口端与流路系统(13)管道连通，出口端管道连通一气体管道(123)，所述检测池(124)球形空间的中心点与抛物镜(125)的中心孔重叠，能够使抛物镜将球形空间内的发光菌发出的光会聚到光电传感模块，增强检测灵敏度，且所述U形玻璃管不存在清洗死角，能够提高检测准确度，同时结构简便，便于调试，此外，气体管道(123)便于气体的排出与吸入；所述光学模块包括透镜(126)和滤光片，所述抛物镜(125)的焦点与透镜(126)中心在一条直线上，抛物镜将发光细菌发出的光会聚成一束平行光，透镜将平行光会聚到光电倍增管，提高测量准确度；所述光电传感模块由光电转换器件、工作电源、增益电源、信号输出四部分组成；
所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通，通过不同的阀门在不同时间按检测逻辑开关，满足不同进样、混合、清洗、检测等状态，所述流路系统(13)设有蠕动泵，取样检测时，通过控制多位电磁阀(121)和单体电磁阀(122)可以将细菌液、空白对比试剂抽入第一光电检测器(131)的检测池底部球形空间内，管道内气体通过气体管道(123)排出，仅使液体留存在球形空间内，同样地，将细菌液和待测水样抽入第二光电检测器(132)的检测池底部球形空间内，管道内气体通过气体管道(123)排出，仅使液体留存在球形空间内；排废液时，蠕动泵反转，空气从气体管道(123)进入检测池底部球形空间内，液体通过流路系统(13)排出；
所述细菌储藏室(2)内设有第二温度控制系统(21)，发光细菌用试剂袋(22)，所述细菌储藏室(2)的外部粘结有保温隔层(23)，能够精确控制细菌储存室(2)内温度的同时节能，降低使用维护成本；
所述控制室(3)包括中央处理单元、电磁阀继电器控制单元、信号采集单元，所述中央处理单元负责外界指令的解析和工作指令的下发，信号的处理与保存和数据的上传，所述电磁阀继电器控制单元负责中央指令单元下发的指令的解析和执行，所述的信号采集单元负责数据的采集。
进一步，所述细菌存储室(2)上安装有一接口，所述接口与发光细菌用试剂袋(22)通过一细管连接成一体，当试剂袋内发光细菌用完后，能够通过该接口用注射器向试剂袋添加发光细菌。
进一步，所述细菌存储室(2)内设有磁子搅拌器、固定支架和液位检测器，所述磁子搅拌器将磁子放入发光细菌用试剂袋内，通电磁子旋转，使试剂袋内的发光细菌分布均匀；所述固定支架用于固定磁子搅拌器和试剂袋；所述液位检测器用于检测试剂袋内的发光细菌剩余量，当发光细菌剩余量少于安全阈值时报警，提醒补充发光细菌。
进一步，所述流路系统(13)的进样口端设有过滤装置，能够过滤样品液体中的杂质物理过滤，提高检测准确度和灵敏度，所述的过滤装置包括但不限于过滤网、气泡石。
进一步，所述监测室(1)内设有废液池，所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样和废液池管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通，排废液时，流路系统(13)通过蠕动泵反转，控制多位电磁阀(131)和单体电磁阀(132)开关，能够将反应完的废液全部排入废液池，确保监测的连续性。
进一步，所述监测室(1)内设有pH调节剂池，所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样、废液池和pH调节剂池管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通，检测时，能够在管道中完成溶液pH调节后，再与细菌液混合，提高检测准确度，减少发光菌复苏液消耗，节约成本。
进一步，所述检测池为聚四氟乙烯检测池，其侧面设有石英窗口，能够便于外部观察检测池内部光强变化。
本发明的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，首先，监测室与细菌储存室用保温隔层隔开，并设置两套温度控制系统，能够精确地调整细菌储存室温度的同时，节约用电，为发光细菌提供稳定发光性能的环境，延长发光菌复苏液使用时间，且无需在仪器内部保持发光菌冻干粉；其次，检测系统采用U形玻璃管状检测池，配合抛物镜，并耦合光电传感模块，能够显著增强检测灵敏度，同时检测池不存在清洗死角，能够提高检测准确度，同时结构简便，便于调试；再次，能够通过控制室控制自动清洗，连续监测。
附图说明
图1是本发明水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器的整体结构示意图；
图2是本发明水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器的监测室结构示意图；
图3是本发明水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器的细菌储藏室结构示意图；
图4是发明水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器的光电检测单元结构示意图；
图中，
1-监测室，11-第一温度控制系统，12-监测系统，121-第一光电检测单元，122-第二光电检测单元，123-气体管道，124-检测池，125-抛物镜，126-透镜，13-流路系统，131-多位电磁阀，132-单体电磁阀；
2-细菌储藏室，21-第二温度控制系统，22-发光细菌用试剂袋，23-保温隔层；
3-控制室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-图4所示，一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，包括监测室1、置于监测室1上方的细菌储藏室2、和与监测室1并列设置的控制室3，所述监测室1内设有第一温度控制系统11，监测系统12和流路系统13，所述监测系统12包括第一光电检测单元121和第二光电检测单元122，所述第一光电检测单元121和第二光电检测单元122结构相同，均由耦合的检测模块、光学模块和光电传感模块组成，所述检测模块包括检测池124和抛物镜125，所述检测池124由两U形玻璃管组成，中部形成球形空间，其入口端与流路系统13管道连通，出口端管道连通一气体管道123，所述检测池124球形空间的中心点与抛物镜125的中心孔重叠，能够使抛物镜将球形空间内的发光菌发出的光会聚到光电传感模块，增强检测灵敏度，且所述U形玻璃管不存在清洗死角，能够提高检测准确度，同时结构简便，便于调试，此外，气体管道123便于气体的排出与吸入；所述光学模块包括透镜、滤光片和光电倍增管组成，所述抛物镜的焦点与透镜中心在一条直线上，抛物镜将发光细菌发出的光会聚成一束平行光，透镜将平行光会聚到光电倍增管，提高测量准确度；所述光电传感模块由光电转换器件、工作电源、增益电源、信号输出四部分组成；
所述流路系统13的前段通过多位电磁阀131分别与细菌储藏室2、空白对比试剂、待测水样管道连通，其后端通过单体电磁阀132分别与第一光电检测单元121、第二光电检测单元122管道连通，通过不同的阀门在不同时间按检测逻辑开关，满足不同进样、混合、清洗、检测等状态，所述流路系统13设有蠕动泵，取样检测时，通过控制多位电磁阀121和单体电磁阀122可以将细菌液、空白对比试剂抽入第一光电检测器131的检测池底部球形空间内，管道内气体通过气体管道123排出，仅使液体留存在球形空间内，同样地，将细菌液和待测水样抽入第二光电检测器132的检测池底部球形空间内，管道内气体通过气体管道123排出，仅使液体留存在球形空间内；排废液时，蠕动泵反转，空气从气体管道123进入检测池底部球形空间内，液体通过流路系统13排出；
所述细菌储藏室2内设有第二温度控制系统21，发光细菌用试剂袋22，所述细菌储藏室2的外部粘结有保温隔层23，能够精确控制细菌储存室2内温度的同时节能，降低使用维护成本；
所述控制室3包括中央处理单元、电磁阀继电器控制单元、信号采集单元，所述中央处理单元负责外界指令的解析和工作指令的下发，信号的处理与保存和数据的上传，所述电磁阀继电器控制单元负责中央指令单元下发的指令的解析和执行，所述的信号采集单元负责数据的采集。
在较佳的实施方案中，所述细菌存储室2上安装有一接口，所述接口与发光细菌用试剂袋22通过一细管连接成一体，当试剂袋内发光细菌用完后，能够通过该接口用注射器向试剂袋添加发光细菌；
在较佳的实施方案中，所述细菌存储室2内设有磁子搅拌器、固定支架和液位检测器，所述磁子搅拌器将磁子放入发光细菌用试剂袋内，通电磁子旋转，使试剂袋内的发光细菌分布均匀；所述固定支架用于固定磁子搅拌器和试剂袋；所述液位检测器用于检测试剂袋内的发光细菌剩余量，当发光细菌剩余量少于安全阈值时报警，提醒补充发光细菌。
在较佳的实施方案中，所述流路系统13的进口端设有过滤装置，如过滤网、气泡石，能够过滤样品液体中的杂质物理过滤，提高检测准确度和灵敏度。
在较佳的实施方案中，所述监测室1内设有废液池，所述流路系统13的前段通过多位电磁阀131分别与细菌储藏室2、空白对比试剂、待测水样和废液池管道连通，其后端通过单体电磁阀132分别与第一光电检测单元121、第二光电检测单元122管道连通，排废液时，流路系统13通过蠕动泵反转，控制多位电磁阀131和单体电磁阀132开关，能够将反应完的废液全部排入废液池，确保监测的连续性；
在较佳的实施方案中，所述监测室1内设有pH调节剂池，所述流路系统13的前段通过多位电磁阀131分别与细菌储藏室2、空白对比试剂、待测水样、废液池和pH调节剂池管道连通，其后端通过单体电磁阀132分别与第一光电检测单元121、第二光电检测单元122管道连通，检测时，能够在管道中完成溶液pH调节后，再与细菌液混合，提高检测准确度，减少发光菌复苏液消耗，节约成本；
在较佳的实施方案中，所述检测池为聚四氟乙烯检测池，其侧面设有石英窗口，能够便于外部观察检测池内部光强变化。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，包括监测室(1)、置于监测室(1)上方的细菌储藏室(2)、和与监测室(1)并列设置的控制室(3)，其特征在于：
所述监测室(1)内设有第一温度控制系统(11)，监测系统(12)和流路系统(13)，所述监测系统(12)包括第一光电检测单元(121)和第二光电检测单元(122)，所述第一光电检测单元(121)和第二光电检测单元(122)结构相同，均由耦合的检测模块、光学模块和光电传感模块组成，所述检测模块包括检测池(124)和抛物镜(125)，所述检测池(124)由两U形玻璃管组成，中部形成球形空间，其入口端与流路系统(13)管道连通，出口端管道连通一气体管道(123)，所述检测池(124)球形空间的中心点与抛物镜(125)的中心孔重叠；所述光学模块包括透镜(126)和滤光片，所述抛物镜(125)的焦点与透镜(126)中心在一条直线上；所述光电传感模块由光电转换器件、工作电源、增益电源、信号输出四部分组成；
所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通，所述流路系统(13)设有蠕动泵；
所述细菌储藏室(2)内设有第二温度控制系统(21)，发光细菌用试剂袋(22)，所述细菌储藏室(2)的外部粘结有保温隔层(23)；
所述控制室(3)包括中央处理单元、电磁阀继电器控制单元、信号采集单元，所述中央处理单元负责外界指令的解析和工作指令的下发，信号的处理与保存和数据的上传，所述电磁阀继电器控制单元负责中央指令单元下发的指令的解析和执行，所述的信号采集单元负责数据的采集。
2.如权利要求1所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述细菌存储室(2)上安装有一接口，所述接口与发光细菌用试剂袋(22)通过一细管连接成一体。
3.如权利要求1所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述细菌存储室(2)内设有磁子搅拌器、固定支架和液位检测器，所述磁子搅拌器将磁子放入发光细菌用试剂袋内，通电磁子旋转，使试剂袋内的发光细菌分布均匀；所述固定支架用于固定磁子搅拌器和试剂袋；所述液位检测器用于检测试剂袋内的发光细菌剩余量，当发光细菌剩余量少于安全阈值时报警，提醒补充发光细菌。
4.如权利要求1所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述流路系统(13)的进样口端设有过滤装置，所述的过滤装置选自过滤网、气泡石。
5.如权利要求1-4任一项所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述监测室(1)内设有废液池，所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样和废液池管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通。
6.如权利要求5所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述监测室(1)内设有pH调节剂池，所述流路系统(13)的前段通过多位电磁阀(131)分别与细菌储藏室(2)、空白对比试剂、待测水样、废液池和pH调节剂池管道连通，其后端通过单体电磁阀(132)分别与第一光电检测单元(121)、第二光电检测单元(122)管道连通。
7.如权利要求1所述的水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器，其特征在于：所述检测池为聚四氟乙烯检测池，其侧面设有石英窗口。
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