[发明专利]一种实时原位检测有机废水中BOD的生物电化学方法

权利要求书

1.一种实时原位检测有机废水中BOD的生物电化学方法，包括如下步骤：

步骤1）：以生物电极作为阳极、非生物电极作为阴极通过MFC模式闭路运行生物电化学反应器，并在该生物电化学反应器的阳极室中添加接种溶液进行接种，接种溶液为50％的接种物和50％的基质溶液的混合物，接种过程持续五天，每天更换接种溶液；所述基质溶液是50 mM磷酸盐缓冲液，其中含有12.5 mL L^-1微量矿物质、5 mL L^-1维生素和1.50gBODL^-1可生物利用的有机物；所述接种物为含有产电功能微生物的污水；

步骤2）：接种完成后在基质溶液中培养生物电极，每天更换基质溶液直至电极生物膜生长成熟；

步骤3）：将生物电化学反应器以三电极体系连接恒电位仪从而构建成生物电化学传感器、并进行线性伏安扫描分析，其中生物电极置于含有不同BOD浓度的单一有机物溶液中，选取不同电位下的扫描电流进行线性拟合，确定最优信号输出电位、和获得输出电流信号与所述单一有机物浓度之间的线性方程；

步骤4）：依据最优信号输出电位，获得输出电流信号与各有机物浓度的线性方程，并计算所述各有机物相对于所述单一有机物的相对产电率；其中，所述步骤4）中计算所述各有机物相对于所述单一有机物的相对产电率是指：将生物电化学传感器输出电流信号与各有机物浓度的线性方程的斜率和生物电化学传感器输出信号与所述单一有机物浓度的线性方程的斜率之比，作为各有机物相对于单一有机物的相对产电率；

步骤5）：依据有机废水的有机组分计算有机废水的相对产电率，以及生物电化学传感器在有机废水中的输出电信号，从而获得有机废水BOD浓度；其中，所述步骤5）中：根据有机废水的组分计算有机废水的相对产电率是指：用不同有机物相对产电率与物质的量之比的乘积加和作为有机废水的相对产电率。

2.根据权利要求1所述的生物电化学方法，其特征在于：所述步骤1）中含有产电功能微生物的污水为自然环境中或人工驯化后含有产电功能微生物的污水，包括城市污水处理厂缺氧段污水，屠宰场废水，实验室稳定生物电化学系统出水。

3.根据权利要求2所述的生物电化学方法，其特征在于：所述步骤1）中的产电功能微生物指的是有氧化有机物产电能力的电活性微生物，包括Geobacter属的微生物。

4.根据权利要求1所述的生物电化学方法，其特征在于：所述步骤1）中的生物电化学反应器为具有立方体两腔室结构的反应器，阳极室内径35mm，长度40 mm，体积40 mL，阴极室内径35 mm，长度20 mm，体积20mL；两个腔室用阳离子交换膜隔开。

5.根据权利要求1所述的生物电化学方法，其特征在于：所述步骤1）中以MFC闭路模式运行，指的是生物电极和非生物电极之间通过铜线和外电阻相连，该模式下生物电极和非生物电极上可以自发进行电化学的半反应，电路中的电子由生物电极向非生物电极传递。

6.根据权利要求1所述的生物电化学方法，其特征在于：所述步骤2）中培养生物电极是指：接种过程结束后，生物电极在基质溶液中序批模式培养，每天更换基质溶液；其中在接种和培养过程中，阴极室溶液均为50 mM PBS溶液，其中含有12.5 mL L^-1微量矿物质，5 mLL^-1维生素，每7天进行一次更换；电极生物膜生长成熟是指，生物电极构建的MFC的最大电压可重复周期超过三个，则可认为培养的生物膜生长成熟，生物电化学性能相对稳定。