[发明专利]快速定量检测水体溶解性有机质生物活性的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析领域，具体涉及一种基于生物膜反应器的快速定量检测水体溶解性有机质(DOM)生物活性的装置和方法。

背景技术

溶解性有机质(DOM)的生物活性是指水体中DOM能被异氧微生物代谢和利用特性，主要包括活性DOM、半活性DOM和难降解DOM三部分，是评估水体生物稳定性的主要指标之一，目前主要用来预测和衡量天然水体中的碳氮削减负荷和碳氮库循环，以及预测水体消毒副产物的潜在生成趋势。

现有的DOM生物活性检测方法主要为静态接种培养法，该方法包括以土著细菌浓缩液作为接种物的悬耗培养法和以附着生物膜材料作为接种物的生物膜培养法，两种方法均是将待检水样过滤得到含DOM的待检水样，接种后于20°C条件下恒温避光培养，测定培养前后待检水样的DOM浓度。一般情况下悬浮培养法培养时间为28天，生物膜培养法为10天。虽然静态接种培养法简单易行，并可进行批量同时测定，但测定时间较长，测定效率较低，难以准确定量反映水体DOM的真实生物活性特征。此外，静态接种培养法受DOM浓度、接种源、接种量和培养条件等参数影响，目前该方法有关参数尚未统一，限制了其在不同水体环境和不同浓度条件下的应用。

发明内容

本发明的目的在于基于生物膜反应器，提供一种快速、高效、定量、适用性广的测定水体DOM生物活性的装置和方法，解决现有水体DOM生物活性测定方法耗时长、效率低、操作不统一等问题，有利于真实评估DOM浓度范围广的水体的生物稳定性。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为，一种快速定量检测水体溶解性有机质生物活性的装置，包括至少4个串联的生物膜反应器；

所述的生物膜反应器包括进水口、出水口和曝气口；所述曝气口连接有曝气装置；

所述的生物膜反应器按照样品流动方向依次为第一级反应器、第二级反应器、…第N级反应器，N为大于等于4的整数，其中相邻两级反应器中前一级反应器的出水口通过连接管道连通后一级反应器的进水口，第一级反应器的进水口连接有进样装置；

所述生物膜反应器的出水口处设置有取样口。

所述的快速检测水体溶解性有机质生物活性的装置还包括输水泵和曝气泵；

所述的进样装置包括样品瓶和进样管；

所述的样品瓶通过进样管连通所述第一级反应器的进水口；

所述输水泵有N个，分别串接于进样管中和各连接管道中；

所述曝气泵连通所述曝气装置。

所述生物膜反应器的进水口位于生物膜反应器底部，出水口位于生物膜反应器顶部，曝气口位于生物膜反应器底部。

所述生物膜反应器顶部设有排气口。

生物膜反应器底部进水为水泵输送，顶部出水为溢流出水，所述四个生物膜反应器的进水和出水速率相同。

进一步的，所述生物膜反应器内填充多孔玻璃微珠作为生物膜载体。

进一步的，所述的N优选为四，并且第一级生物膜反应器至第四级生物膜反应器容积依次增大。

作为本发明的进一步优选，所述第二级至第四级生物膜反应器的容积依次是第一级生物膜反应器容积的5倍、6倍和12倍。

进一步的，所述N个输水泵为同一个输水泵的N个通道。

进一步的，所述曝气泵设有无菌滤头，孔径为0.22μm。

进一步的，所述生物膜反应器为圆柱体，材质为无机玻璃，外部避光。

进一步的，所述样品瓶材质为无机玻璃，外部避光，经过无菌无碳处理。

进一步的，所述取样口处设有阀门。

作为本发明的进一步优选，所述多孔玻璃微珠粒径为1–3mm，孔径为60–100μm，比表面积为70–100m²/L，宜于微生物附生。

作为本发明的进一步优选，所述生物膜反应器内多孔玻璃微珠的填充比例为90％–95％。

进一步的，所述的进样管或连接管道为软管。

进一步的，所述样品瓶口设置有无菌橡胶塞，所述进样管穿过所述无菌橡胶塞与样品瓶内连通。

进一步的，所述曝气泵出口设置有无菌滤头。

一种基于生物膜反应器快速定量检测水体DOM生物活性的方法，包括以下步骤：

(一)培养挂膜：