专利名称：实验室自动生化耗氧量bod5测定仪及自动测定方法
技术领域：
本发明涉及生化耗氧量B0D5的测量的领域，尤其是用于实验室的B0D5自动测量领域。
背景技术：
生物化学需氧量简称生化耗氧量，常记为B0D，是指在一定期间内，微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质，特别是有机物质所消耗的游离溶解氧的数量。它是反映水中有机污染物含量的一个综合指标。如果进行生物氧化的时间为五天就称为五日生化需氧量(B0D5)。B0D5是指待测水样在有氧条件下,样品于培养箱中恒温培养五天时,好氧微生物氧化分解单位体积水有机物或无机物所消耗的游离溶解氧的数量，以mg/L表示，记为B0D5。 水样B0D5的测定原理是将待测水样按预先估计的测量量程量好一定体积倒入培养瓶中，培养温度控制在20 ± I °C，并保持有充足的溶解氧供水样中的微生物进行生化反应。样品中的有机物经过生物氧化作用，转变成氮，碳，硫的氧化物。在这一过程中，唯一可以从水样中溢出的二氧化碳气体被置于培养瓶中的纯碱吸收，而此微生物生化反应是在一个密闭的环境中进行的，因此，培养瓶中的空气压力就会降低，减小的量就对应于微生物所消耗的溶解氧的量。经理论和实验证实水样的B0D5值与瓶中的空气压力减小的程度成正t匕。通过测量培养瓶中空气压力的减小值，我们就可以得到水样B0D5值。通常在市场上见到的实验室B0D5测定仪，均为手工操作为主的实验仪器。仪器的取样依然是人工量筒量取，仪器的软件部分还是以DOS操作系统下编写的程序。实验人员操作起来很是不便，并且实验数据的准确性和处理能力远远不能满足日日增长的水样的环境监测要求。
发明内容
本发明提供了一种实验室自动B0D5测定仪，其主要由硬件和软件两大部分构成。硬件主要由电脑，电脑通信接口，多路电磁阀泵，信号采集处理单元，培养瓶，管路等组成；软件是在windows的平台下原创的应用软件，实验的各种参数分为由系统默识和用户自由输入两种形式。该测定仪可实现试验水样的自动进样、自动泄放、自动清洗，实验结果的数据和曲线的自动保存和打印，由此大大减轻了实验人员的繁琐工作，且操作更方便简捷，实验数据更准确可靠。
图I是实验室自动B0D5测定仪硬件框图；其中，图I仅标出对测定样I测定时的选定的管路通路作为一个示例。硬件结构主要由下列部件构成
I、接种水试剂瓶，2、标液试剂瓶，3、水样培养瓶，4、多路电磁阀泵，5、电脑数据处理，显示打印，6、水样放置烧杯，7、信号处理单元，8、微差压传感器，9、碱吸收杯，10、泄液阀。
图2是标准液配置框 图3是仪器程序执行框 图4是仪器终端显示界面示意图。
具体实施例方式为了检查仪器的准确性，通常需要首先进行标准液(简称标液)的测试，也称之为对仪器进行化学标定的过程。本发明中采用的标液是采用生活污水上清液作为接种水接种后的葡-谷标液，其配制请参见图2。将预先配制好的标液和接种水分别置于试剂瓶中，并把所有的测试水样和培养瓶放置在规定位置并接好溶液连通管路(参见图I)。其中 (I)培养瓶内上部的碱吸收杯既是存放纯碱(或液体)的器皿，又作为培养瓶的密封垫片使用。碱吸收杯有数处与培养瓶中空气相通的孔，当水样中的微生物进行生化反应时，放出的二氧化碳通过此孔进入碱吸收杯而被吸收，从而形成培养瓶中的微负压。(2)培养瓶与外界相通的管接口位于培养瓶的最底端，保证了泄放的水样废液可排空排净。泄放阀与培养瓶的连结管路尽可能短。管路材料为不能透氧的材料，例如聚氯乙烯塑料管道等，不可使用硅橡胶等大分子的透氧管道。(3)通过微压差传感器测定出的压力减小值通过信号处理单元发送给电脑。启动应用BOD程序软件，将一定体积的标液和接种水通过多路电磁阀泵打入到预先设计好的培养瓶中进行标准样品的测试。根据本领域的公知常识，如果测出该标液的B0D5数值在180-230mg/L范围间，那么该测定仪是准确可信的。接下来，就可以进行实际水样的测试。同样，多路电磁阀泵将各个测试样在程序的控制下分别打入不同的培养瓶中进行测试，直至整个实结束并打印实验数据。控制过程详见图3。对于实际水样的测试过程，需要说明的是
(I)设定B0D5量程后，根据该量程和实际样品选择是否稀释样品。如果选择的样品中的有机污染物浓度很高，则适当稀释一定倍数后测量，以避免超出设定量程。(2)水样PH的调节是为了提供一个适合于微生物进行生化反应的环境，过酸或过碱的环境都不利于微生物的生化反应，一般PH值应保持在7. 6左右。(3)接种量的设定是指，根据实际样品的情况，如果样品中的微生物含量较低，可适当加入所述接种水进行接种，范围在0%-10%之间。接种水为20°C下生活污水的上清液。(4)A，B，C，D四种溶液的具体配制参见图2。测试完成后，泄液阀将实验完成后的水样泄放到废液收集桶内，并通过多路电磁阀泵自动重复将蒸馏水冲洗培养瓶3次，留待下一次实验使用。实验结果的电脑界面见图4。
权利要求
1.一种实验室自动生化耗氧量B0D5测定仪，由硬件和软件两大部分构成，硬件包括电脑，电脑通信接口，盛放有接种水的接种水试剂瓶，盛放有标准液的标液试剂瓶，盛放有实际水样的水样烧杯，水样培养瓶；软件可在windows平台下应用，实验的各种参数分为由系统默识和用户自由输入两种形式，通过软件控制实现试验水样的自动进样、自动泄放、自动清洗以及实验结果的数据和曲线自动保存和打印；其特征在于还包括用于连接上述试剂瓶、培养瓶、烧杯的管路，用于控制、选择各管路溶液流入的多路电磁阀泵，以及微差压感传感器，用于测量水样培养瓶中压力的减小值并经信号处理器处理后发送给电脑。
2.根据权利要求I所述的B0D5测定仪，其特征在于水样培养瓶内上部设置有一个碱吸收杯用以吸收微生物进行生化反应时放出的二氧化碳，在测定时，水样培养瓶密封。
3.根据权利要求2所述的B0D5测定仪，其特征在于碱吸收杯还作为培养瓶的密封垫片使用。
4.根据权利要求I所述的B0D5测定仪，其特征在于培养瓶与外界相通的管接口位于培养瓶的最底端，以保证泄放的水样废液排空排净，废液的泄放通过泄放阀控制，所述泄放阀与培养瓶的连结管路尽可能短。
5.根据权利要求I所述的B0D5测定仪，其特征在于管路材料采用不透氧的材料。
6.一种通过软件控制实现自动测定生化耗氧量B0D5的方法，包括步骤 (1)输入样品名、实验时间、实验人等数据； (2)根据需测定的实际水样，通过多路电磁阀选择一个实际水样的管路通道； (3)设定B0D5的量程，根据量程和实际水样的有机物受污染程度决定是否稀释该实际水样； (4)调节该水样的PH值，获得适于微生物进行生化作用的环境； (5)加入接种水，接种水的范围在0%-10%之间； (6)加入A，B，C，D四种溶液，加入量均为lml/L，其中，A溶液为缓冲液，由I.7g NH4CL、21.75g K2HP04、8. 5g KH2P04、33. 4g磷酸氢二钠Na2HP04 ·7Η20、1 蒸馏水配制而成，B溶液为MgS04溶液，由22. 5g MgS04 ·7Η20和IL蒸馏水配制而成，C溶液为CaCl2溶液，由27. 5g氯化钙CaC12和IL蒸馏水配制而成，D溶液为三氯化铁FeC13溶液，由O. 25g FeC13 ·6Η20和IL蒸馏水配制而成； (7)将上述混合溶液加入培养瓶搅拌,保持恒温20°C； (8)在培养瓶内的上部装入碱吸收杯，旋紧培养瓶盖密封； (9)将参考气压端复位； (10)如果继续设置其他管路通道，则重复步骤(1)-(9)； (11)保持20°C，计时培养120小时，在计时前，将所述通道上的微差压传感器置O; (12)检测计时结束点时候的微差压传感器，进行数据处理得到实验结果； (13)将获得的实验结果数据发送至电脑，保存并选择是否打印； (13)打开泄放阀泄放废液，并用蒸馏水冲洗培养瓶三次。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在测定实际水样之前检测仪器的准确性。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据测定的标液的B0D5的值来判断检测仪器是否准确，标液的测定步骤与实际水样的测定步骤，排除步骤(6)，其他执行步骤和顺序相同。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，接种水为20°C下的生活污水的上清液。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，标液在实验前新鲜配制得到，配制方法为取A，B，C，D溶液各2ml，蒸馏水1992ml混合成稀释水2L，将该稀释水和葡萄糖、谷氨酸各300mg混合制成未接种的葡-谷标液；取IOOOml生活污水恒温20°C下的上清液200ml作为接种水，接种所述1800ml葡-谷标液，即得标液。
全文摘要
一种实验室自动BOD5测定仪,其主要由硬件和软件两大部分构成。硬件主要由电脑，电脑通信接口，多路电磁阀泵，信号采集处理单元，培养瓶，管路等组成；软件可在windows平台下应用，实验的各种参数分为由系统默识和用户自由输入两种形式。该测定仪可实现试验水样的自动进样、自动泄放、自动清洗，实验结果的数据和曲线的自动保存和打印，由此大大减轻了实验人员的繁琐工作，且操作更方便简捷，实验数据更准确可靠。
文档编号G01N35/00GK102707075SQ20111007397
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月26日 优先权日2011年3月26日
发明者丁秋兰, 王根忠 申请人:江苏江分电分析仪器有限公司