[发明专利]立式柱状微生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及水质监测仪器，特别是涉及海水中生化需氧量的测量仪器。

背景技术

生化需氧量（BOD）是海水水质监测的主要指标之一。BOD测量的标准方法是现场取样实验室分析，将水样在20℃±1℃条件下培养5天，分别测定样品培养前后的溶解氧值，二者之差即是微生物降解有机物所消耗的溶解氧，通常称五日生化耗氧量，以BOD₅表示。这种方法操作复杂、耗时、费力、时效性差，因此，BOD快速测量和在线测量的技术研究不断取得进展。现有的BOD快速测量方法有微生物膜法和微生物反应器法。

采用微生物反应器法的BOD快速测量仪的关键部件是微生物反应器。现有BOD快速测量仪所用的微生物反应器通常体积较大，从900毫升到3升，并且是由好几部分连接而成，缺乏整体性，不是一体化的测量传感器。

图1显示现有一款BOD快速测量仪所用环形微生物反应器的截面结构，所述环形微生物反应器为环形反应器腔体A2、溶解氧检测腔体A8和循环泵A6与连接管路A7构成的大型组合装置。

环形反应器腔体A2内放置许多管状微生物床A4，管状微生物床A4在环形反应器腔体A2内随水样流动，循环泵A6提供水样在环形反应器腔体A2内流动的动力。溶解氧检测腔体A8与环形反应器腔体A2由连接管路A7连通，溶解氧检测电极A1设置在溶解氧检测腔体A8内。管状微生物床A4的内壁上附着大量微生物菌群，微生物菌群将环形反应器腔体A2内水样的有机物氧化，环形反应器腔体A2内的水样经过循环泵A6连接的管路进入循环泵A6，再经过循环泵A6与溶解氧检测腔体A8连接的管路进入溶解氧检测腔体A8，最后又经过溶解氧检测腔体A8与反应器腔体A2连接的管路回到环形反应器腔体A2，完成循环，同时溶解氧检测电极A1检测微生物菌群的短时耗氧量，并计算出总耗氧量（五日耗氧量）。BOD的测定需要在恒定温度下进行，线绕电阻式加热器A5位于环形反应器腔体A2的中央，温度传感器A3浸在环形反应器腔体A2的水样中，它们在单片机的控制下完成恒温控制。

但是，上述BOD的快速测量所用微生物反应器容积较大，在900毫升以上，管状微生物床A4在环形反应器腔体A2内随水样流动，消耗试剂较多，能耗也偏大。而且，这种反应器由几部分组成的大型组合装置，缺乏整体性，维修、更换甚是不便，影响了实际使用。

发明内容

针对上述现有BOD快速测量技术的微生物反应器所存在的问题，本发明推出新型的微生物反应器，将固定式网状生物床、内嵌式搅拌泵、溶解氧检测电极置于同一个立柱状壳体内，实现反应器的小型一体化，减少了反应器容积，节省试剂量和能耗，更利于维修更换。

本发明所涉及的立式柱状微生物反应器呈立柱状结构，包括反应器腔体、反应器底座、网状微生物床、溶解氧检测电极、控温系统和搅拌系统，控温系统由温度传感器和半导体加热器构成，搅拌系统由磁力搅拌泵和循环管路构成。反应器腔体置于反应器底座上,网状微生物床、溶解氧检测电极、控温系统的温度传感器置于反应器腔体内，控温系统的半导体加热器和搅拌系统的磁力搅拌泵置于反应器底座内，搅拌系统的循环管路置于反应器腔体外侧，循环管路将反应器腔体底部和上部连通。

反应器腔体是盛待测海水水样的容器，为圆筒状结构，置于反应器底座上。反应器底座为圆柱体结构，上部有凹陷敞口，上部的凹陷敞口与反应器腔体下部连通。反应器底座顶部的螺纹接口与反应器腔体圆筒壳体下端连接，反应器腔体与反应器底座上下连接形成容纳待测海水水样的密闭容器。

网状微生物床为网状圆柱体结构，置于反应器腔体中部，固定在反应器腔体圆筒壳体内壁上，网孔孔径为1.5～2.0毫米。网状微生物床将反应器腔体分成上下两部分，上下两部分通过网状微生物床的网孔连通，网状微生物床圆柱体的中心轴线与反应器腔体中心轴线重合。

磁力搅拌泵为内嵌式搅拌泵，设置在反应器底座的凹陷敞口内，并置于反应器腔体下部待测海水水样中，可以直接提供海水水样的水平方向流速。

半导体加热器设置在反应器底座的凹陷敞口内，位于磁力搅拌泵之上，为反应器腔体下部待测海水水样加热。磁力搅拌泵搅动加热水样流动，可以较快将热量散发出去。

循环管路置于反应器腔体圆筒壳体外侧，循环管路上端从反应器腔体圆筒壳体端盖插入反应器腔体上部，循环管路下端插入反应器底座上部的凹陷敞口，将反应器腔体底部以及反应器底座上部与反应器腔体上部连通。

溶解氧检测电极插入反应器腔体内，穿过网状微生物床，并由锁紧压兰固定在反应器腔体圆筒壳体的端盖上。