[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

说明书

本发明公开了一种实时原位检测有机废水中BOD的生物电化学方法，包括1)：通过MFC模式闭路运行生物电化学反应器，在阳极室加接种溶液；2)：在基质溶液中培养生物电极，至电极生物膜成熟；3)：将生物电化学反应器连接恒电位仪构建生物电化学传感器、并进行线性伏安扫描，其中生物电极置于含有不同BOD浓度的单一有机物溶液中，选取不同电位下电流进行拟合，确定最优信号输出电位、获得输出电流信号与单一有机物浓度之间的线性方程；4)：获得输出电流信号与各有机物浓度的线性方程，计算各有机物相对单一有机物的相对产电率；5)：计算有机废水的相对产电率，及传感器在有机废水中输出电信号，获得有机废水BOD浓度。

技术领域

本发明属于生物传感器和水体污染物检测领域，涉及基于生物电化学反应的污染物检测技术，生物电化学传感器采用该检测方法可以实现实时原位BOD检测，具体涉及一种实时原位检测污水中BOD的生物电化学方法。

背景技术

BOD是废水中需氧微生物呼吸消耗有机污染物所需要的溶解氧量，是评估废水中有机污染水平和生物可降解性的关键指标。有机污染物是有机废水中的常见污染物之一，它引起水体缺氧破坏水体生态，并可以随着食物链传播，威胁人类健康。现有的有机污染处理技术，例如电化学氧化法和生物法，对于具有不同有机浓度的废水的能源效率不同。因此，实时的在线BOD监测可以避免潜在的水质危机并提高水处理过程的能效。

BOD测量中最常用的方法是标准稀释法，该方法测量恒温培养5天前后被测废水中溶解氧的差异获得被测废水的BOD含量。尽管标准稀释方法被广泛使用，但其长的测量时间(超过5天)，复杂的测量准备过程和离线的测试模式，使其无法对污染事件做出及时的反应。此外，当需要稀释样品时，稀释水中的微量溶解氧会干扰测量过程，进而导致较高的测量误差(约)。因此，标准稀释方法不能满足实际废水监测与处理中快速准确的BOD检测需求。

生物电化学BOD传感器是一种基于生物电化学反应器的BOD监测新技术，它可以通过生物电化学反应器产生的电信号来检测废水BOD。与标准稀释法相比，生物电化学传感器通常利用即时生物电化学反应和有机废水BOD浓度实现有机废水BOD的测量，不需要整个BOD消耗过程发生，从而缩短BOD检测的时间。电化学生物传感器不需要氧气曝气和重复进行微生物接种，并且检测范围更广，降低了样品稀释液的用量，从而简化BOD的测量过程和减小测试误差。

目前，生物电化学BOD传感器有以电池电压，电流密度和库仑量作为电信号的不同测试方法。由于不同类型的有机物可被电活性微生物利用的程度不同，所以生物电化学BOD传感器的电信号会受到废水中有机物成分(包括有机物的类型和组成比)的显着影响。目前还未有生物电化学BOD传感器可以对有机物类型和有机物组成比波动的实际有机废水进行BOD检测。此外，已开发的生物电化学BOD传感器分别存在一些缺点，限制了它们的使用。其中，以电池电压和电流密度作为电信号的生物电化学BOD传感器还受到其他决定BES性能的因素的影响，例如反应的结构(包括电极间距等)，阴极性能，导致不同生物电化学BOD传感器的测量标准无法统一。此外，电池电压和电流密度电信号的获得需要BES运行到平稳期才能与溶液BOD浓度建立线性的关系，这限制了传感器的检测范围和测量时间。使用库仑量作为电信号的生物电化学BOD传感器需要很长的测量时间才能将BOD完全消耗，以获得流经BES电路的总电荷量。虽然一些研究人员试图减小反应器体积以缩短BOD完全消耗所花费的时间，但这一过程中浮游微生物消耗BOD的比例却增加了，导致生物传感器的准确性和稳定性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种实时原位检测有机废水中BOD的生物电化学方法。该方法能够对组分复杂的有机废水BOD浓度进行实时在线监测。

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：