CN202177616U - 一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，包括密闭反应器和二氧化碳测定记录仪，所述密闭反应器顶部设有一个与外部连通的开口、置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置及一排气装置，所述排气装置与所述二氧化碳测定记录仪连接；所述密闭反应器底部设有一个曝气装置。本装置测定环境接近实际运行环境；测定原理可靠，能直接测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量。

Description

一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置
技术领域
本实用新型涉及一种测定二氧化碳产生量的装置，尤其是一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置。
背景技术
废水生物处理技术以其消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著优点而备受人们的青睐。废水好氧生物处理是一种常用的处理工艺，由好氧微生物组成的活性污泥就是一种常用的物质，污泥活性的测定在工程中是表征运行状况的重要指标，现在主要靠废水中有机物的去除率来反映，前述检测方法虽然能够间接指示污泥活性，但是暗含了一个假设，即：去除掉的有机物完全被微生物降解了。如果有机物的去除是由微生物降解和其他去除机理共同作用的结果，如采用同时加入活性炭处理废水，则废水有机物去除率将无法反映污泥活性。目前，缺乏直接的实验手段定量测定活性污泥降解有机物能力。
此外，废水中有机物的可生物降解量在废水处理工程设计中也是重要的参数，目前，主要通过五日生化需氧量来衡量。五日生化需氧量测定时间长，测定条件和实际处理运行条件相差很大，导致工程设计与实际运行效果相差较大。需要找到直接、准确的手段测定废水中能够被生物处理工艺降解的有机物量，即可生物降解量，而不是通过其他参数间接反映。
氧气供给量也是废水处理工程设计中重要的参数，氧气供给量需要根据氧气消耗量确定。氧气供给量不足，会导致生化反应进行不完全，污水处理效果差，氧气供给量过大，造成能源的浪费，导致运行费用提高。针对各种不同的废水水质，氧气消耗量差异很大。目前，由于氧气消耗量缺乏科学的测定方法，废水处理工程设计中氧气供给量主要靠经验确定。
解决以上这些问题的关键是直接测定反应器中好氧微生物降解有机物的量，但是目前还没有有效的技术手段能够解决上述问题。
废水生物处理是利用微生物的生命活动，使废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物一部分合成新的原生质，用于微生物的增长，另一部分降解为二氧化碳、能量和水，从而使废水得到净化的一种处理方法。有机物转化过程可以用以下式表示。
由有机物转化过程可知，二氧化碳是有机物降解的一种产物，所以，利用二氧化碳产生量，可以直接计算出微生物降解有机物的量，进而计算出单位体积微生物能够降解有机物的量，或单位体积废水中有机物的可生物降解量，以及生化反应的氧气消耗量。
能够准确测定一段时间内生化反应的二氧化碳产生量是准确计算微生物降解有机物量的关键。
中国发明专利申请，申请号为：200810150554.4，公开号为CN101363825A，公开日期为2009年2月11目的名称为“一种动态测定植物根系呼吸碳素损失的装置”的发明专利申请公布说明书中提供了一种动态测定植物根系呼吸碳素损失的装置，能够解决动态测定植物根系呼吸碳素损失的问题，但是，由于缺乏曝气系统和气体测定方法的局限性，该装置无法用于污水处理系统中好氧微生物降解有机物量的直接测定。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，通过测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量，从而解决检测好氧微生物活性、有机物的可生物降解量和生化反应氧气消耗量的问题。
本实用新型采用纯氧气曝气，消除了空气中二氧化碳的影响；采用纯氮气曝气，可以得到混合液中溶存二氧化碳的量，通过差值计算消除该因素对测定结果的影响；通过能够记录二氧化碳浓度的二氧化碳测定记录仪，可以得到即时二氧化碳浓度数据；密闭反应器保证了所测定二氧化碳产生量是密闭反应器中微生物因呼吸作用释放的全部量；在接近真实运行情况下测定，消除了温度等因素对微生物活性的影响。所以，通过供气量和二氧化碳浓度的乘积在测定时间段内的积分计算，可以获得一段时间内好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量。
为实现上述目的，本实用新型的解决方案为：
一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，包括密闭反应器和二氧化碳测定记录仪，所述密闭反应器顶部设有一个与外部连通的开口、置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置及一排气装置，所述排气装置与所述二氧化碳测定记录仪连接；所述密闭反应器底部设有一个曝气装置。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其排气装置为一排气管。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其排气管与其二氧化碳测定记录仪通过三通连接。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置为一橡胶皮塞。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其密闭反应器底部设有一与外部连通的开口和置于密闭反应器底部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其置于密闭反应器底部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置为一橡胶皮塞。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其排气装置下部连接一个防泡沫溢出装置。
所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其密闭反应器包括上顶和上端开口的容器主体，其密闭反应器的上顶设在容器主体上部，该密闭反应器的上顶与容器主体采用法兰连接进行密封。
本装置的具体使用方法是：将待测微生物及其载体和营养基质放入密闭反应器，采用稳定流量的纯氧气从反应器底部曝气，测定并记录反应器顶部排气口处二氧化碳浓度，利用供气量和二氧化碳浓度乘积在测定时间长度内的积分计算某时间段内二氧化碳的产生量，纯氧气曝气某时间段内二氧化碳产生量计算方法见如下公式(1)。
W O = ∫ t 1 t 2 Q O C t
WO：纯氧气曝气某时间段内二氧化碳的产生量(mg)
t1：测定装置开始运行时刻
t2：测定装置结束运行时刻
QO：纯氧气曝气流量(L/s)
Ct：某时刻二氧化碳浓度(mg/L)
然后，反应器排空，将另一组相同体积待测微生物及其载体和营养基质的平行样品放入密闭反应器。
采用纯氮气曝气，与纯氧气曝气流量保持一致，从反应器底部曝气，测定并记录反应器顶部排气口处二氧化碳浓度，利用供气量和二氧化碳浓度乘积在测定时间长度内的积分计算某时间段内二氧化碳的产生量，纯氮气曝气某时间段内二氧化碳产生量计算方法见如下公式(2)。
W N = ∫ t 1 t 2 Q N C t
WN：纯氮气曝气某时间段内二氧化碳的产生量(mg)
QN：纯氮气曝气流量(L/s)
待测活性污泥和废水在某时间段内降解有机物二氧化碳产生量可以利用下述公式(3)求得。
WB＝WO-WN
WB：某时间段内活性污泥降解有机物二氧化碳产生量(mg)
本实用新型可以解决好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的直接测定问题，进而可以解决：污泥活性的测定、废水中可生物降解有机物量的测定以及生化反应氧气消耗量的测定中遇到的技术问题。
本实用新型具有以下显著特点：
首先，测定环境接近实际运行环境；其次，测定原理可靠，能直接测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量。
本实用新型可以大量运用在各种废水处理工艺中污泥的生物活性测定，有机物的可生物降解量的测定以及生化反应氧气消耗量的测定等方面。在环保、生物等方面具有应用价值。
附图说明
图1是本实用新型第一个实施例的结构示意图。
图2是本实用新型第二个实施例的结构示意图。
图3是本实用新型第三个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，包括密闭反应器1和二氧化碳测定记录仪2，所述密闭反应器1顶部设有一个与外部连通的开口13、置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置11及一排气装置12，所述排气装置12与所述二氧化碳测定记录仪2连接；所述密闭反应器1底部设有一个曝气装置4。
上述装置中的密封装置11为一橡胶皮塞，拔掉皮塞就可以放入或者排出密闭反应器1中的物质。
上述装置中的排气装置12为一排气管。
上述装置中的排气装置12与所述二氧化碳测定记录仪2通过三通3进行连接。
该一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，检测好氧微生物在某时间段内降解有机物二氧化碳产生量时，可以按照以下步骤实施：
1、在常温条件下，将待测微生物及其载体和营养基质通过设置在密闭反应器1顶部的开口13放入密闭反应器1，微生物及其载体和营养基质放入密闭反应器1的量不超过密闭反应器1容积的三分之二。
2、通过曝气装置4，采用稳定流量的纯氧气从密闭反应器1底部曝气，通过二氧化碳测定仪2，测定并记录密闭反应器1顶部的排气装置排出的二氧化碳浓度，利用供气量和二氧化碳浓度乘积的积分计算某时间段内二氧化碳的产生量WO。
3、通过设置在密闭反应器1顶部的开口13将密闭反应器1内物质排空，将另一组相同体积待测微生物及其载体和营养基质的平行样品放入密闭反应器1。
4、通过曝气装置4，采用稳定流量的纯氮气从密闭反应器1底部曝气，通过二氧化碳测定仪2测定并记录密闭反应器1顶部的排气装置12排出的二氧化碳浓度，利用供气量和二氧化碳浓度乘积的积分计算某时间段内二氧化碳的产生量WN。
5、通过公式(3)，可以得到好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量WB。
实施例2
如图2所示为本实用新型实施例2的结构示意图，是对本实用新型的实施例1的改进，在图1中的装置，是通过设置在密闭反应器1顶部的开口13，将微生物及其载体和营养基质放入和排出该密闭反应器的，这样当排出密闭反应器的物质时，需将整个密闭反应器1倒置，采用这种方式，增加了工作量，也不方便，为了方便地将密闭反应器1中的物质排空，在密闭反应器1的下部设置了一个开口15，并用橡胶皮塞14密封，这样实验完毕后，就可以通过拔掉橡皮活塞14，利用重力作用方便地将密闭反应器1中物质排空。
实施例3
如图3所示为本实用新型实施例3的结构示意图，是对本实用新型的实施例2的进一步改进，实施例2中的装置在运行过程中，密闭反应器1中可能会有泡沫通过排气管进入二氧化碳测定记录仪2中，这样会损坏二氧化碳测定记录仪2。为了避免泡沫进入二氧化碳测定记录仪2，在排气管下部安装一个防泡沫溢出装置5。该防泡沫溢出装置是一个中部开有若干圆孔的容器，圆孔的作用是供气体通过，该容器底部倾斜，在底部倾斜处最底端开排液口。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，包括密闭反应器和二氧化碳测定记录仪，其特征在于，所述密闭反应器顶部设有一个与外部连通的开口、置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置及一排气装置，所述排气装置与所述二氧化碳测定记录仪连接；所述密闭反应器底部设有一个曝气装置。
2.根据权利要求1所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，所述排气装置为一排气管。
3.根据权利要求2所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，所述排气管与所述二氧化碳测定记录仪通过三通连接。
4.根据权利要求1所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，置于密闭反应器顶部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置为一橡胶皮塞。
5.根据权利要求1所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，所述密闭反应器底部设有一与外部连通的开口和置于密闭反应器底部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置。
6.根据权利要求5所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，置于密闭反应器底部的与外部连通的开口中使密闭反应器内部与外部隔离的密封装置为一橡胶皮塞。
7.根据权利要求1所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，所述的排气装置下部连接一个防泡沫溢出装置。
8.根据权利要求1所述一种测定好氧微生物降解有机物二氧化碳产生量的装置，其特征在于，所述的密闭反应器包括上顶和上端开口的容器主体，所述密闭反应器的上顶设在容器主体上部，该密闭反应器的上顶与容器主体采用法兰连接进行密封。
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