CN110398529A - 一种bod水质监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种BOD水质监测方法，微生物燃料电池（MFCs）反应器（1）置于污水中，电机（2）驱动旋转生物阳极（3）使其旋转，阴极室中的阴极（4），作为电子受体的阴极液（5），隔开旋转生物阳极（3）和阴极（4）的是膜组件（6），连接阴阳极的记录仪（7）。记录仪（7）记录MFCs的电信号，根据标准曲线计算出BOD监测值。本发明监测BOD，实现有机废水的BOD实时和快速监测，具有明显的经济、社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种BOD水质监测方法。用于有机废水的BOD快速实时监测。
背景技术
生化需氧量（BOD），是体现水中可被生化氧化的污染物，特别是有机物含量的一个常用指标。与化学需氧量（COD）和总需氧量（TOD）不同的是，BOD为在规定条件下，微生物分解水中污染物过程中消耗的溶解氧（其过程一般为5d，即BOD5），一般用mg/L单位表示。所以BOD对于研究自然水体或使用传统生物处理工艺的废水具有实际意义。
1918年Theriault和Hommon研究表明，用含有足够溶解氧的稀释水，将水样按一定比例稀释后，在(20±1) ℃暗处培养5 d，分别测定水样培养前后的溶解氧浓度，二者之差即为5 d的生化需氧量，并以BOD5表示。我国1987年将此法作为水质分析标准方法，2009年环境保护部对其进行了修订，并颁布为 HJ/T505-2009标准。然而该测定过程操作复杂、干扰因素多，对分析人员要求较高，分析时间长，需耗时5 d，不宜现场监测。因而给污水处理及环境监测带来了许多不便。
除了上述的标准方法外，还有一些改进方法：
（1）建立BOD5的数学模型，利用数据回归分析，根据小于五天的培养数据计算出BOD5。这种方法虽然减少了培养时间，但是需要大量的统计实测数据资料来建立数学模型，对不同水质需建立不同的模型。
（2）高温法是提高适当的温度，提高微生物的活性，达到加速微生物代谢有机物，加快分析测试过程的目的。但是其方法的理论研究还不够成熟，精确度也不能保证。
（3）活性污泥曝气讲解法在30～35℃下，用活性污泥曝气降解水样2h。然后测定降解前后的COD，再换算为BOD5。该方法虽然操作较简单，但是曝气量不易精确控制。
（4）光谱分析法原理是通过水样光谱特性和污染物含量的关系，建立水样反射光谱和BOD之间的模型。此方法测定快速、方便，但是需要大量的实测数据和可靠的模型支持。
而MFCs生物传感器相较传统水质检测方法具有操作简单，测定时间短等优点。又由于MFCs作为传感器不需要考虑其电能回收的能力；MFCs能根据不同环境因素的变化，而改变其电信号，所以MFCs技术除了在废水处理方面有较大应用潜力外，在生物传感器方面也有较大的应用潜力。
发明内容
为了克服上述测量标准的不足，本发明提供一种BOD水质监测技术，该处理系统不仅操作简单方便，精确度、准确度高，还可以实现现场的实时快速检测。
本发明的目的是这样实现的：将驯化完成的MFCs反应器主题置于污水中，阳极与废水连通，阳极室中为电机驱动旋转的旋转生物膜阳极。由于电极的旋转可明显提高传感器的精确度、准确度并减小响应时间。阴极密封，当中为阴极液作为电子受体。阳极和阴极中间由质子交换膜隔开。记录仪连接阴阳两极，记录MFCs运行的电信号。电流由标准曲线换算为BOD。
一种BOD水质监测方法，其特征在于，微生物燃料电池（MFCs）反应器（1）置于污水中，电机（2）驱动旋转生物阳极（3）使其旋转，阴极室中的阴极（4），作为电子受体的阴极液（5），隔开旋转生物阳极（3）和阴极（4）的是膜组件（6），连接阴阳极的记录仪（7）。记录仪（7）记录MFCs的电信号，根据标准曲线计算出BOD监测值。
所述的旋转生物阳极（3）为挂有生物膜的生物膜阳极。
所述的旋转生物阳极（3）转速为1～10000rpm。
积极有益效果：本发明将电极旋转系统耦合入MFCs系统，通过阳极电极的旋转可以明显提高传感器的精确度、准确度并减小响应时间。达到污水的快速实时监测，传感器性能居于国内同行领先水平。
附图说明
图1 为本发明的系统结构示意图；
符号说明：1微生物燃料电池（MFCs）反应器、2电机、3旋转生物阳极、4阴极、5阴极液、6膜组件、7记录仪。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明：如图1所示，一种BOD监测方法，其特征在于，
微生物燃料电池（MFCs）反应器（1）置于污水中，电机（2）驱动旋转生物阳极（3）使其旋转，阴极室中的阴极（4），作为电子受体的阴极液（5），隔开旋转生物阳极（3）和阴极（4）的是膜组件（6），连接阴阳极的记录仪（7）。记录仪（7）记录MFCs的电信号，根据标准曲线计算出BOD监测值。
所述的旋转生物阳极（3）为挂有生物膜的生物膜阳极。
所述的旋转生物阳极（3）转速为1～10000rpm。
实施例1
设置电极转速为0rpm，模拟废水BOD浓度为10～200mg/L。测量MFCs BOD传感器输出电流信与BOD浓度关系。响应时间为30min，得到电流信号和BOD浓度一元线性相关系数r为0.989，平行实验相对标准差为11.9%。
实施例2
设置电极转速为480rpm，模拟废水BOD浓度为10～200mg/L。测量MFCs BOD传感器输出电流信与BOD浓度关系。响应时间为30min，得到电流信号和BOD浓度一元线性相关系数r为0.998，平行实验相对标准差为9.8%。
Claims (3)
1.一种BOD水质监测方法，其特征在于，微生物燃料电池（MFCs）反应器（1）置于污水中，电机（2）驱动旋转生物阳极（3）使其旋转，阴极室中的阴极（4），作为电子受体的阴极液（5），隔开旋转生物阳极（3）和阴极（4）的是膜组件（6），连接阴阳极的记录仪（7）。记录仪（7）记录MFCs的电信号，根据标准曲线计算出BOD监测值。
2.根据权利要求1 所述的一种BOD水质监测方法，其特征在于：所述的旋转生物阳极（3）转速为1～10000rpm。
3.根据权利要求1 所述的一种BOD水质监测方法，其特征在于：所述的旋转生物阳极（3）为挂有生物膜的生物膜阳极。
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| CN201810377934.5A CN110398529A (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种bod水质监测方法 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114965611A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 上海理工大学 | 一种微生物燃料电池传感器 |
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2018
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Cited By (2)
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| CN114965611A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 上海理工大学 | 一种微生物燃料电池传感器 |
| CN114965611B (zh) * | 2021-02-26 | 2023-08-25 | 上海理工大学 | 一种微生物燃料电池传感器 |
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