基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水生物處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝 置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微生物是污水生物處理反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的主要成分，其對(duì)污染物的降解能力影 響著污水處理效果。因此，微生物的活性是污水生物處理中重要的生物檢測(cè)指標(biāo)，同時(shí)也是 篩選種泥的重要參考指標(biāo)。
[0003] 傳統(tǒng)的污泥活性檢測(cè)方法較為簡(jiǎn)陋。例如厭氧污泥活性測(cè)試中，通常采用排水法 測(cè)定產(chǎn)生的氣體的體積并通過(guò)一定的換算得到污泥的活性。該方法未能考慮壓力對(duì)氣體體 積的作用。因此，精確度較低。采用高等儀器例如氣相色譜檢測(cè)產(chǎn)生的生物氣得成分或者 液相色譜檢測(cè)水相中基質(zhì)的濃度的方法在實(shí)際中也有被采用的先例。然而高等儀器的介入 雖然提高了污泥活性檢測(cè)的精度，卻使得污泥活性檢測(cè)的成本較高，也較為繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)迅速、 結(jié)果精確的基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置及方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置，包括反應(yīng)瓶和氣壓表，所述反應(yīng)瓶?jī)?nèi) 設(shè)置有雜氣吸收系統(tǒng)，該反應(yīng)瓶瓶口密封，氣壓表的檢測(cè)壓力端通過(guò)瓶口與反應(yīng)瓶連通。
[0007] 作為優(yōu)選：所述反應(yīng)瓶包括反應(yīng)瓶主體和反應(yīng)瓶瓶蓋，所述反應(yīng)瓶瓶蓋開(kāi)有與氣 壓表的檢測(cè)壓力端相應(yīng)的孔口，氣壓表的檢測(cè)壓力端穿過(guò)該孔口伸入反應(yīng)瓶中，瓶口處由 穿孔橡膠塞密封。
[0008] 作為優(yōu)選：所述雜氣吸收系統(tǒng)包括連接桿和棉花團(tuán)，所述連接桿上端連接在反應(yīng) 瓶瓶蓋上，棉花團(tuán)纏繞于連接桿下端，該棉花團(tuán)蘸有吸收雜氣的溶液。
[0009] 雜氣為試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中不需要的氣體，例如雜氣吸收系統(tǒng)用于吸收產(chǎn)氣中的C02， 則相應(yīng)地在棉花團(tuán)上蘸有NaOH溶液，NaOH溶液蘸取液濃度為0.0 lmol/L，根據(jù)產(chǎn)生雜氣的 不同，棉花團(tuán)中蘸有的溶液也可以不相同，目的在于將雜氣完全吸收使得反應(yīng)瓶?jī)?nèi)壓力變 化僅僅由目標(biāo)氣體所致即可。該裝置可用于厭氧產(chǎn)甲烷活性測(cè)試、厭氧氨氧化活性測(cè)試、厭 氧反硝化活性測(cè)試，其中存在的雜氣均為C0 2。
[0010] 作為優(yōu)選：所述氣壓表為數(shù)字氣壓表，包括數(shù)字顯示屏和檢測(cè)壓力端，數(shù)字氣壓表 量程范圍0~lOOKPa，測(cè)量精度為滿量程的±0. 01%。
[0011] 作為優(yōu)選：所述反應(yīng)瓶主體上設(shè)置有至少一個(gè)預(yù)留取樣口，該預(yù)留取樣口上設(shè)置 有密封蓋，并通過(guò)橡膠塞密封。
[0012] 本發(fā)明同時(shí)提供一種基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)方法，包括上述的基于生物 氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置，包括以下步驟：
[0013] S1、配制反應(yīng)底物、微量元素和營(yíng)養(yǎng)母液，準(zhǔn)備待測(cè)微生物樣品；
[0014] S2、將步驟Sl中物品加入反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，控制反應(yīng)條件，密封檢測(cè)裝置，定時(shí)記錄氣壓 表氣壓讀數(shù)直至活性測(cè)試完成；
[0015] S3、計(jì)算微生物活性。
[0016] 作為優(yōu)選：所述步驟S3具體為：S2反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)定污泥的質(zhì)量VSS ;根據(jù)測(cè)試結(jié) 果，繪制氣壓P(Pa)與時(shí)間t(h)的關(guān)系曲線圖，選擇曲線中部線性斜率最大的一段進(jìn)行線 性回歸，得到斜率S(Pa/h);最后通過(guò)下式計(jì)算厭氧污泥活性：
[0017]
[0018] 其中 Activity :g COD. CH4/g VSS. h ;
[0019] V:V為反應(yīng)瓶中氣體體積，m3;
[0020] S:曲線斜率，Pa/h;
[0021] R:摩爾氣體常數(shù)，8. 314 ;
[0022] T:試驗(yàn)溫度，K ;
[0023] VSS:污泥質(zhì)量，g。
[0024] 作為優(yōu)選：所述步驟S2中，將SI中物品加入反應(yīng)瓶后，采用氮?dú)獯祾叻磻?yīng)瓶?jī)?nèi)液 體以去除反應(yīng)液中的溶解氧，然后擰緊反應(yīng)瓶瓶蓋以密封瓶口，該過(guò)程中避免空氣中氧氣 混入；將反應(yīng)瓶放到搖床上；反應(yīng)過(guò)程中，觀察數(shù)字氣壓表數(shù)值，每隔一段時(shí)間記錄一次壓 力值，如每隔lh、2h、3h等，根據(jù)反應(yīng)條件而定，記錄時(shí)長(zhǎng)不少于24h。
[0025] 作為優(yōu)選：控制搖床上溫度為30~35°C，轉(zhuǎn)速為0~30rpm。
[0026] 作為優(yōu)選：所述步驟S2中，反應(yīng)瓶?jī)?nèi)反應(yīng)區(qū)混合液加入量為反應(yīng)瓶總體積的 40%~80%。
[0027] 所述數(shù)字氣壓表壓力檢測(cè)端通過(guò)穿孔橡膠塞中的圓孔與反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的氣體相接觸 并實(shí)時(shí)測(cè)量氣體的壓力。同時(shí)，反應(yīng)瓶瓶蓋與穿孔橡膠塞相作用并完成反應(yīng)瓶口的密封。雜 氣吸收系統(tǒng)置于反應(yīng)瓶?jī)?nèi)部。在微生物活性測(cè)試過(guò)程中，反應(yīng)瓶?jī)?nèi)微生物與底物發(fā)生反應(yīng) 產(chǎn)生生物氣。雜氣吸收系統(tǒng)吸收掉不需要檢測(cè)的氣體。因此，反應(yīng)瓶中氣體壓力的變化均 由目標(biāo)生物氣所致。檢測(cè)裝置整體處于完全密封狀態(tài)，微生物活性產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量完全 可由壓力計(jì)測(cè)得的壓力值計(jì)算得出。通過(guò)壓力表監(jiān)測(cè)反應(yīng)瓶?jī)?nèi)壓力變化，從而得知微生物 與底物的反應(yīng)進(jìn)程。方法可用于測(cè)定與底物反應(yīng)產(chǎn)生難溶于水氣體的微生物的活性，如厭 氧污泥的產(chǎn)甲烷活性、反硝化活性及厭氧氨氧化活性等。
[0028] 如上所述，本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 該基于數(shù)字信號(hào)的微生物活性檢測(cè)裝置因裝有超高精度數(shù)字氣壓表，靈敏度高， 測(cè)定結(jié)果精確；同時(shí)數(shù)字氣壓表與反應(yīng)瓶組裝成一體化裝置，靈活性高，本發(fā)明裝置測(cè)定微 生物活性時(shí)，可直接讀取壓力表的數(shù)值，無(wú)需開(kāi)啟瓶蓋取樣，既防止了空氣進(jìn)入反應(yīng)瓶?jī)?nèi)破 壞厭氧反應(yīng)條件，又節(jié)省了測(cè)試樣品所消耗的人力物力。微生物活性檢測(cè)裝置和方法操作 簡(jiǎn)單，檢測(cè)迅速，結(jié)果穩(wěn)定，成本低廉。方法適用于任何產(chǎn)生難溶于水的氣體的微生物活性 的測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明檢測(cè)方法中的P-t曲線；
[0032] 圖3為本發(fā)明檢測(cè)方法中的線性回歸曲線。
[0033] 零件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0034] 1 數(shù)字顯示屏
[0035] 2 檢測(cè)壓力端
[0036] 3 反應(yīng)瓶瓶蓋
[0037] 4 預(yù)留取樣口
[0038] 5 密封蓋
[0039] 6 反應(yīng)瓶主體
[0040] 7 棉花團(tuán)
[0041] 8 連接桿
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明 書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0043] 如圖1所示，一種基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置，包括反應(yīng)瓶和數(shù)字氣壓 表，所述反應(yīng)瓶?jī)?nèi)設(shè)置有雜氣吸收系統(tǒng)，反應(yīng)瓶主體6和反應(yīng)瓶瓶蓋3，該反應(yīng)瓶主體6的瓶 口由穿孔橡膠塞密封，并由反應(yīng)瓶瓶蓋3蓋住，數(shù)字氣壓表包括數(shù)字顯示屏1和檢測(cè)壓力端 2,數(shù)字氣壓表量程范圍0~lOOKPa，測(cè)量精度為滿量程的±0. 01 %。反應(yīng)瓶瓶蓋3開(kāi)有與 數(shù)字氣壓表的檢測(cè)壓力端2相應(yīng)的孔口，數(shù)字氣壓表的檢測(cè)壓力端2穿過(guò)該孔口伸入反應(yīng) 瓶中，以實(shí)時(shí)測(cè)量反應(yīng)瓶?jī)?nèi)氣體的壓力。
[0044] 所述雜氣吸收系統(tǒng)包括連接桿8和棉花團(tuán)7,連接桿8上端固定在反應(yīng)瓶瓶蓋3 上，棉花團(tuán)7纏繞于連接桿8下端，該棉花團(tuán)7蘸有吸收雜氣的溶液。雜氣為試驗(yàn)檢測(cè)過(guò) 程中不需要的氣體，例如雜氣吸收系統(tǒng)用于吸收產(chǎn)氣中的C0 2,則相應(yīng)地在棉花團(tuán)7上蘸有 NaOH溶液，NaOH溶液蘸取液濃度為0.0 lmol/L，根據(jù)產(chǎn)生雜氣的不同，棉花團(tuán)7中蘸有的溶 液也可以不相同，目的在于將雜氣完全吸收使得反應(yīng)瓶?jī)?nèi)壓力變化僅僅由目標(biāo)氣體所致即 可。該裝置可用于厭氧產(chǎn)甲烷活性測(cè)試、厭氧氨氧化活性測(cè)試、厭氧反硝化活性測(cè)試，其中 存在的雜氣均為CO 2。
[0045] 為了便于取樣備用，反應(yīng)瓶主體6上設(shè)置有至少一個(gè)預(yù)留取樣口 4,該預(yù)留取樣口 4上設(shè)置有密封蓋5,并通過(guò)橡膠塞密封。
[0046] 本發(fā)明同時(shí)提供一種基于生物氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)方法，包括上述的基于生物 氣檢測(cè)的生物活性檢測(cè)裝置，包括以下步驟：
[0047] S1、配制反應(yīng)底物、微量元素和營(yíng)養(yǎng)母液，準(zhǔn)備待測(cè)微生物樣品：
[0048] 其中，微量元素和營(yíng)養(yǎng)母液等屬于現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，本例中例舉一組：
[0049] 微量元素溶液組成：FeCl2 · 4H20,2000mg/L、NiCl2 · 6H20,50mg/L、CoCl2 · 6H20， 2000mg/L、（NH4) 6Mo702,90mg/L、ZnCl2,50