[发明专利]生物电化学系统及其在线生化需氧量监测装置与监测方法

权利要求书

1.含有生物电化学系统的在线生化需氧量监测装置，其特征在于，还包括水样脱氧罐(1)、清洗液脱氧罐(2)、输送控制单元、采集装置(6)、计算机(7)和废液桶(9)；

所述生物电化学系统为M3C传感器，M3C传感器包括填充颗粒(58)、外壳(54)和三电极系统；外壳(54)为内部具有空腔的密封结构，外壳(54)上设有与空腔连通的进样口(51)和出样口(55)；填充颗粒(58)填充在外壳(54)的空腔内；三电极系统由对电极(53)、参比电极(56)和工作电极(57)组成，对电极(53)和参比电极(56)均贯穿外壳(54)的外壁，一端设置在外壳(54)的空腔内，另一端伸出外壳(54)的外壁，工作电极(57)置于外壳(54)的空腔内，用于富集产电菌(52)；或者，所述生物电化学系统为MFC传感器或MEC传感器，在MFC传感器或MEC传感器的生物阳极室和/或生物阴极室内填充填充颗粒(58)；

所述水样脱氧罐(1)用于盛装检测水样、PBS缓冲液、维生素和微量元素，或者盛装检测水样、PBS缓冲液、维生素、微量元素和营养物质；

所述清洗液脱氧罐(2)用于盛装PBS缓冲液、维生素和微量元素；

所述输送控制单元为一个或多个，每个输送控制单元包括第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、PLC(4)、生物电化学系统(5)和蠕动泵(8)；

第一电磁阀(31)的一端通过管道与水样脱氧罐(1)连接，第二电磁阀(32)的一端通过管道与清洗液脱氧罐(2)连接，第一电磁阀(31)的另一端和第二电磁阀(32)的另一端通过一个三通与蠕动泵(8)的一端连接，且第一电磁阀(31)和第二电磁阀(32)分别通过电线与PLC(4)连接，蠕动泵(8)的另一端通过管道与生物电化学系统(5)的进样口(51)连接，生物电化学系统(5)的出样口(55)通过管道与废液桶(9)连接；

所述采集装置(6)为多通道恒电位仪或多通道数据采集器，采集装置(6)的每个通道的一端与一个生物电化学系统(5)通过电线连接，另一端与计算机(7)连接；

PLC(4)通过第一电磁阀(31)和第二电磁阀(32)控制生物电化学系统(5)的水流取自水样脱氧罐(1)还是清洗液脱氧罐(2)，水流通过蠕动泵(8)提供动力，挤入生物电化学系统(5)，生物电化学系统(5)排出的废水进入废液桶(9)，采集装置(6)采集生物电化学系统(5)的电信号，并将电信号输送至计算机(7)显示并存储；所述电信号为电流信号和/或电压信号。

2.根据权利要求1所述的含有生物电化学系统的在线生化需氧量监测装置，其特征在于，所述生物电化学系统中，进样口(51)和出样口(55)均设置在工作电极(57)的轴向上。

3.根据权利要求1所述的含有生物电化学系统的在线生化需氧量监测装置，其特征在于，所述生物电化学系统中，填充颗粒(58)为聚苯乙烯颗粒、玻璃颗粒或石头颗粒。

4.根据权利要求1所述的含有生物电化学系统的在线生化需氧量监测装置，其特征在于，所述生物电化学系统中，对电极(53)的材料为产氢催化剂或者产甲烷催化剂；参比电极(56)为甘汞电极、氢电极或者Ag/AgCl电极；工作电极(57)的材料为碳纸、碳布、碳刷、石墨毡或者金属泡沫。

5.根据权利要求1所述的含有生物电化学系统的在线生化需氧量监测装置，其特征在于，该监测装置还包括多个储存罐和两个PLC，一部分储存罐分别通过设有第三电磁阀的管道与水样脱氧罐(1)连通，分别用于盛装检测水样、PBS缓冲液、维生素、微量元素和营养物质，并能够将检测水样、PBS缓冲液、维生素、微量元素和营养物质输送至水样脱氧罐(1)，所述第三电磁阀通过一个PLC控制；另一部分储存罐分别通过设有第四电磁阀的管道与清洗液脱氧罐(2)连通，分别用于盛装PBS缓冲液、维生素和微量元素，并能够将PBS缓冲液、维生素和微量元素输送至清洗液脱氧罐(2)，所述第四电磁阀通过另一个PLC控制。