污水設(shè)備:本發(fā)明提供一種檢測污水濃度的生物傳感器，該生物傳感器為一管狀結(jié)構(gòu)，包括陽極室(1)、空氣陰極(2)、碳刷(6)以及布水板(7)。在其陽極室(1)填充碳材料，同時(shí)采用碳刷(6)導(dǎo)電，構(gòu)成復(fù)合微生物富集系統(tǒng)。該生物傳感器采用連續(xù)進(jìn)料的方式，將生化需氧量(BOD)檢測范圍為50～1000mg/L。該生物傳感器具有運(yùn)行穩(wěn)定、無需嚴(yán)格厭氧操作、耐受性強(qiáng)、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用來監(jiān)測氫烷兩階段厭氧發(fā)酵過程，包括但不限于市政污水、農(nóng)業(yè)廢水等污水的檢測。

　　污水設(shè)備:權(quán)利要求書

　　1.一種檢測污水濃度的生物傳感器，所述生物傳感器為一管狀結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述生物傳感器包括陽極室(1)、空氣陰極(2)、碳刷(6)以及布水板(7);其中，

　　生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部為陽極室(1)，管狀結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有蓋(12)，蓋(12)上設(shè)有出料口(4)，底端為一漏斗型結(jié)構(gòu)，并設(shè)有進(jìn)料口(5);生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)底端內(nèi)部設(shè)有布水板(7)，布水板(7)固定在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，布水板(7)上設(shè)有布水孔;碳刷(6)穿過蓋(12)延伸入生物傳感器的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并伸進(jìn)布水孔中固定于布水板(7)上;生物傳感器管壁均勻分布圓孔(3);

　　所述陽極室(1)內(nèi)填充微生物載體;

　　所述空氣陰極(2)包括防水碳布和有機(jī)玻璃圓柱體，防水碳布包裹有機(jī)玻璃圓柱體固定在生物傳感器管壁外側(cè)，同時(shí)覆蓋管壁上的圓孔(3);空氣陰極(2)有機(jī)玻璃圓柱體與管壁接觸的一側(cè)涂抹鉑-碳催化劑;所述空氣陰極(2)防水碳布外側(cè)纏繞鈦絲;

　　空氣陰極(2)與碳刷(6)間用導(dǎo)線串聯(lián)外電阻(9);外電阻(9)與數(shù)據(jù)采集卡(10)并聯(lián)，數(shù)據(jù)采集卡(10)與電子計(jì)算機(jī)(11)電連接;

　　所述生物傳感器的生化需氧量(BOD)檢測范圍為889mg/L;

　　當(dāng)生物傳感器啟動(dòng)時(shí)，所述陽極室(1)內(nèi)接種有機(jī)污水和厭氧污泥;

　　所述陽極室(1)內(nèi)填充的微生物載體為碳納米管;

　　所述鉑-碳催化劑中鉑含量為20%，鉑含量分布為：每平方厘米防水碳布含有0.5mg鉑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測污水濃度的生物傳感器，其特征在于：所述生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)材質(zhì)為有機(jī)玻璃。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測污水濃度的生物傳感器，其特征在于：所述生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)直徑3.5cm，高12cm，管壁厚0.5cm，總體積115mL。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測污水濃度的生物傳感器，其特征在于：所述圓孔(3)直徑為2mm，圓孔(3)數(shù)量200～220個(gè)，圓孔(3)面積總和為6.6cm2。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測污水濃度的生物傳感器，其特征在于：所述碳刷(6)包括刷桿和刷毛，刷毛呈圓周式排布于刷桿上;所述刷桿總長12cm，其中，刷桿上的刷毛區(qū)域長度為11cm;所述刷毛長1.5cm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測污水濃度的生物傳感器，其特征在于：所述管狀結(jié)構(gòu)底部側(cè)面還設(shè)有取樣口(8)。

　　污水設(shè)備:說明書

　　一種檢測污水濃度的生物傳感器

　　污水設(shè)備:技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測污水濃度的生物傳感器。

　　污水設(shè)備:背景技術(shù)

　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程也在逐步加速，隨之帶來了環(huán)境污染的問題，并以水污染問題最為突出。微生物燃料電池可將有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，為去除環(huán)境中有機(jī)污染物并生產(chǎn)清潔能源提供了一種新途徑。

　　生化需氧量(BOD)是水質(zhì)監(jiān)測的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)BOD監(jiān)測需要5天時(shí)間，耗時(shí)較長，不適于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。微生物燃料電池是一種使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在一定條件下，其產(chǎn)電量和電流與陽極室添加的代謝底物濃度或微生物數(shù)量成正比，因而這兩者可被用于BOD快速檢測。

　　兩階段厭氧發(fā)酵可最大限度地提高原料利用率和生物質(zhì)能產(chǎn)率。但目前兩階段厭氧發(fā)酵在線監(jiān)測的指標(biāo)主要包括揮發(fā)性有機(jī)酸、pH、溶解氧等，而BOD并沒有得到有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)BOD的檢測仍處于研究階段。

　　中國專利《連續(xù)處理污水產(chǎn)電的碳納米管載體型微生物電化學(xué)裝置》(公開號(hào)CN10spjg26052 A)公開了一種碳納米管的陽極材料，可連續(xù)高效處理污水，所用裝置為雙室結(jié)構(gòu)，但未對(duì)水質(zhì)檢測作進(jìn)一步研究。

　　公開號(hào)為CN101620201A的中國專利則提供了一種生化需氧量的測定方法，構(gòu)建了單室空氣陰極無介體微生物燃料電池，采用間歇性進(jìn)料，獲得了良好的線性曲線，但存在間歇進(jìn)料需反復(fù)清洗以及測定范圍小的問題。

　　公開號(hào)為CN103207230的中國專利公開了一種高錳酸鉀作陰極電子受體構(gòu)建雙室微生物燃料電池型BOD傳感器的方法，此方法大大擴(kuò)大了BOD的檢測范圍，但陰極室需要添加高錳酸鉀，長期工作時(shí)電信號(hào)受金屬離子的干擾。

　　中國專利《用于有機(jī)廢棄物發(fā)酵過程監(jiān)測的微生物燃料電池及方法》(公開號(hào)為CN10spjg26052 A)將微生物燃料電池用于有機(jī)發(fā)酵過程檢測，運(yùn)行穩(wěn)定、信號(hào)及時(shí)，但其采用雙室結(jié)構(gòu)，需陰極室供氧，操作復(fù)雜。

　　污水設(shè)備:發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測污水濃度的生物傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的連續(xù)快速檢測，增大檢測范圍，并具有成本低廉、操作簡單、精巧便攜的特點(diǎn)。

　　本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：

　　一種檢測污水濃度的生物傳感器，所述生物傳感器為一管狀結(jié)構(gòu)，包括陽極室1、空氣陰極2、碳刷6以及布水板7。

　　生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部為陽極室1，管狀結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有蓋12，蓋12上設(shè)有出料口4，底端為一漏斗型結(jié)構(gòu)，并設(shè)有進(jìn)料口5。生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)底端內(nèi)部設(shè)有布水板7，布水板7固定在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，布水板7上設(shè)有布水孔。碳刷6穿過蓋12延伸入生物傳感器的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并伸進(jìn)布水孔中固定于布水板7上。生物傳感器管壁均勻分布圓孔3。

　　所述陽極室1內(nèi)填充微生物載體。

　　所述空氣陰極2包括防水碳布和有機(jī)玻璃圓柱體，防水碳布包裹有機(jī)玻璃圓柱體固定在生物傳感器管壁外側(cè)，同時(shí)覆蓋管壁上的圓孔3?？諝怅帢O2有機(jī)玻璃圓柱體與管壁接觸的一側(cè)涂抹鉑-碳催化劑。所述空氣陰極2防水碳布外側(cè)纏繞鈦絲。

　　空氣陰極2與碳刷6間用導(dǎo)線串聯(lián)外電阻9。外電阻9與數(shù)據(jù)采集卡10并聯(lián)，數(shù)據(jù)采集卡10與電子計(jì)算機(jī)11電連接。

　　所述生物傳感器的生化需氧量(BOD)檢測范圍為50～1000mg/L。

　　當(dāng)生物傳感器啟動(dòng)時(shí)，所述陽極室1內(nèi)接種有機(jī)污水和厭氧污泥。

　　所述生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)材質(zhì)為有機(jī)玻璃。

　　所述生物傳感器管狀結(jié)構(gòu)直徑3.5cm，高12cm，管壁厚0.5cm，總體積115mL。

　　所述圓孔3直徑為2mm，圓孔3數(shù)量200～220個(gè)，圓孔3面積總和為6.6cm2。

　　所述陽極室1內(nèi)填充的微生物載體為碳納米管、活性炭、石墨烯中的一種。

　　所述碳刷6包括刷桿和刷毛，刷毛呈圓周式排布于刷桿上;所述刷桿總長12cm，其中，刷桿上的刷毛區(qū)域長度為11cm;所述刷毛長1.5cm。

　　所述鉑-碳催化劑中鉑含量為20%，鉑含量分布為：每平方厘米防水碳布含有0.5mg鉑。

　　所述管狀結(jié)構(gòu)底部側(cè)面還設(shè)有取樣口8。

　　本發(fā)明的有益效果在于：

　　1)本發(fā)明提供一種檢測污水濃度的生物傳感器，在其陽極室填充碳材料，同時(shí)采用碳刷導(dǎo)電，構(gòu)成復(fù)合微生物富集系統(tǒng);

　　2)本發(fā)明提供的一種檢測污水濃度的生物傳感器，采用連續(xù)進(jìn)料，能夠?qū)⑸柩趿緽OD檢測范圍提高至50～1000mg/L;

　　3)本發(fā)明提供的一種檢測污水濃度的生物傳感器，具有運(yùn)行穩(wěn)定、無需嚴(yán)格厭氧操作、耐受性強(qiáng)、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn);

　　4)本發(fā)明提供的一種檢測污水濃度的生物傳感器，可用來監(jiān)測氫烷兩階段厭氧發(fā)酵過程，包括但不限于市政污水、農(nóng)業(yè)廢水等。