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生物膜污水处理技能及原位测验办法

浏览次数:154  更新时间:2018-04-11

生物膜污水处理技能及原位测验办法
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  摘要

  本发明公开了一种生物膜污水处理设备及生物膜原位测验办法,该设备包含凹形水槽、生物膜载体盘片、转轴、转轴驱动设备、进水体系和出水搜集体系。本发明供给的设备具有污水处理与生物
膜原位样品搜集测验两种功用;拆开生物膜载体盘片上的生物膜试条进行载体盘片外表生物膜原位测验,霸占传统生物膜污水处理设备普遍存在的坚持生物膜原有结构形状进行测验进程中生物膜样品
搜集困难的难题;脉冲电源驱动同步电机带动生物膜载体盘片定轴滚动,完结定轴转速实时接连调整,为保持生物膜结构保持完好、生物膜外表剪切力量化模仿供给必要保证,处理传统齿轮箱调速转
速实时调整困难,节省设备经济本钱,削减设备占地面积。

  摘要附图

 
  权利要求书

  1.一种生物膜污水处理设备,其特征在于,包含凹形水槽(1)、进水体系、出水搜集体系和核算机(19);

  所述的凹形水槽(1)由横置的半圆筒及别离固定于半圆筒两头的矩形板组成,矩形板上边缘与半圆筒的开口坐落同一平面,矩形板的高大于半圆筒的半径,在半圆筒的轴线方位设有转轴(3),转轴
(3)的两头别离通过轴承(14)与两块矩形板衔接,转轴(3)的一端与固定于该端矩形板上的同步电机(18)的输出轴相连,同步电机(18)由脉冲电源(17)驱动,在转轴(3)上同轴线地固定有若干圆形的生
物膜载体盘片(2),生物膜载体盘片(2)的正反盘面上沿径向随机地开有3-5条矩形凹槽(15),在矩形凹槽(15)内无缝嵌有与生物膜载体盘片相同原料的生物膜试条(16),生物膜试条(16)外外表与生物
膜载体盘片(2)的盘面处于同一平面;

  在凹形水槽(1)的两块矩形板中一块上开有进水孔(6),另一块上开有出水孔(7),凹形水槽(1)底部开有污水排空口(8);

  所述的进水体系包含进水管路(10)、进水泵(11)和用于盛放待处理污水的集水池(9),所述的出水搜集体系包含出水泵(12)、出水管路(13)和用于盛放处理后污水的储存池(20);进水泵(11)的进水
口通过进水管路(10)衔接集水池(9),进水泵(11)的出水口衔接凹形水槽(1)的进水孔(6),凹形水槽(1)的出水孔(7)与出水泵(12)的进水口衔接,出水泵(12)的出水口通过出水管路(13)衔接储存池
(20),在集水池(9)与储存池(20)中均设有氨氮在线测验设备(4)和COD在线测验设备(5),氨氮在线测验设备(4)和COD在线测验设备(5)别离与核算机(19)衔接。

  2.依据权利要求1所述的生物膜污水处理设备,其特征在于,所述的生物膜载体盘片(2)厚度为0.5~2cm,所述的矩形凹槽(15)深度为1~3mm。

  3.依据权利要求1所述的生物膜污水处理设备,其特征在于,所述的矩形凹槽(15)的长度为生物膜载体盘片(2)半径的85%~100%,长宽比10:1~10:2。

  4.依据权利要求1所述的生物膜污水处理设备,其特征在于,所述的生物膜载体盘片(2)半径为凹形水槽半径90%~95%。

  5.依据权利要求1所述的生物膜污水处理设备,其特征在于,所述的进水孔(6)和出水孔(7)坐落同一高度,且对称分设于凹形水槽(1)半圆筒的轴向对称面两边。

  6.依据权利要求1所述的生物膜污水处理设备,其特征在于,所述的转轴(3)的转速在1-300rpm范围内实时接连可调。

  7.应用如权利要求1-6任一项所述的设备进行生物膜原位测验的办法,其特征在于,包含如下进程:

  1)敞开进水泵(11),将污水由集水池(9)接连泵入凹形水槽(1),敞开脉冲电源(17)驱动同步电机,带动转轴(3)以1~25rpm定轴滚动,敞开出水泵(12),将处理后的污水由凹形水槽(1)泵入储存池
(20);

  2)使凹形水槽(1)内液面高度浸没生物膜载体盘片面积的35%~40%;集水池(9)和储存池(20)内的氨氮在线测验设备(4)与COD在线测验设备(5)均每24小时测验进水及出水氨氮及COD浓度,每次测验完
后,排尽储存池中的废水;当接连3~5天的出水氨氮及COD浓度标准差别离在±5%范围内时,设备处理污水作用到达安稳,封闭进水泵(11)、出水泵(12)及脉冲电源(17),使生物膜载体盘片(2)中止转
动,拆开下满足测验需求数量的生物膜试条(16),进行四组生物膜原位测验:

  第一组:进行生物膜胞外多聚物内含的多糖、蛋白质荧光染料染色-共聚集显微镜观测,取得生物膜内部不同厚度处微生物胞外多聚物空间散布印象相片;

  第二组:置于原子力显微镜下通过探针头轻敲生物膜试条外表生物膜取得生物膜力学特征数据并剖析生物膜微生物黏附力;

  第三组:将生物膜试条外表生物膜通过荧光原位杂交-共聚集显微镜调查,取得生物膜不同厚度处氨氧化菌、亚硝酸盐氮氧化菌及总细菌印象相片,核算氨氧化菌、亚硝酸盐氮氧化菌占总细菌的
份额进行丰度剖析;

  第四组:置于微电极测验体系,取得氨氮、溶解氧、硝酸盐氮的在生物膜内部传质系数及传质动力学数学模型;

  3)将生物膜载体盘片复位,从头敞开进水泵(11)、出水泵(12)及脉冲电源(17),改动进水水量或改动转轴转速,持续进程2);

  4)重复进程3)直至实验规划的不同进水量和不同转速参数条件的测验均完结;

  5)将每次生物膜原位测验的结果与该次生物膜污水处理设备中污水去除氨氮及COD浓度进行比对,取得生物膜结构及微生物学特征与污水处理作用的相关联系。

  说明书

  一种生物膜污水处理设备及生物膜原位测验办法

  技能领域

  本发明触及一种生物膜污水处理设备及生物膜原位测验办法,属 于生物膜污水处理及载体外表生物膜原位测验技能领域。

  布景技能

  生物膜是由微生物及其外表排泄物,及其它杂质组成的膜状物 质。生物膜用于污水,主要是使用附着成长在固体外表的生物膜中微 生物代谢转化污水中生物使用的有机物、氨氮、磷等物质,实
现污水 净化。生物膜法是污水处理的一种惯例工艺,具有剩下污泥发生量少, 水质习惯能力强,特别适用于处理低浓度污水,如地表水、水产饲养 饲养污水等。由于生物膜是污水处理体系的核
心,有必要深化了解生 物膜特性与污水处理作用的相关联系,为进步生物膜污水处理体系的 处理作用供给理论依据。

  现在,关于处理污水生物膜研讨的一般进程是在污水处理体系中 选用颗粒固体料、软性毛刷填料或许半软性复合塑料等填料,为微生 物附着成长构成生物膜供给附着外表,待生物膜构成后,改
变污水处 理体系工艺参数,并在不同工艺参数条件下搜集不同方位的填料,显 微镜下调查生物膜厚度,并刮取填料外表生物膜进行破坏性采样,进 行微生物种群多样性、功用微生物数量测验分
析,探索生物膜特征与 污水处理作用的相关联系,为污水生物膜处理体系的工艺规划及运转 办理供给理论依据。但是,这种传统的研讨计划,不能反映填料外表 生物膜实在条件下,生物膜内部质
地结构、膜表里传质进程、生物膜 在填料外表的黏附力及生物膜掉落、微生物及其排泄物空间散布特 征、微生物菌落结构。别的,将生物膜填料外外表积小,显微镜调查 其外表生物膜难度极高、
准确度难以保证。

  生物膜内部质地结构直接影响污水中污染物在生物膜内部传质 进程,而膜表里传质功率影响膜表里微生物的生计和成长,从而影响 其对污染物的吸赞同降解,这对污水中污染物去除有直接影响
作用。 别的,生物膜在填料外表的黏附力与生物膜掉落之间存在亲近的相关 联系。黏附力较强的情况下,生物膜不易掉落,能够持续在污水污染 物去除中发挥较大的作用。再有,微生物及其排泄
物空间散布特征将 影响其对细胞的粘赞同凝集,从而决议生物膜整体结构的安稳性。因 此,有必要在保持生物膜结构的条件,对生物膜结构及微生物特征进 行深化探求。

  发明内容

  本发明为处理污水生物膜处理体系中生物膜样品原位剖析取样 难题,供给一种生物膜污水处理设备及生物膜原位测验办法,研讨原 位条件下生物膜微生物胞外多聚物空间散布、生物膜在载体表
面的粘 附力、生物脱氮功用微生物丰度及空间散布特征等,为污水生物膜处 理体系规划及运转办理供给理论依据。

  生物膜污水处理设备包含凹形水槽、进水体系、出水搜集体系和 核算机;

  其间,凹形水槽由横置的半圆筒及别离固定于半圆筒两头的矩形 板组成,矩形板上边缘与半圆筒的开口坐落同一平面,矩形板的高大 于半圆筒的半径,在半圆筒的轴线方位设有转轴,转轴的两
端别离通 过轴承与两块矩形板衔接,转轴的一端与固定于该端矩形板上的同步 电机的输出轴相连,同步电机由脉冲电源驱动,带动转轴使其转速在 1-300rpm范围内实时接连可调。在转轴上同轴线
地固定有若干圆形 的生物膜载体盘片,生物膜载体盘片的正反盘面上沿径向随机地各开 有3-5条矩形凹槽,在矩形凹槽内无缝嵌有与生物膜载体盘片相同材 质的生物膜试条,生物膜试条外外表与生
物膜载体盘片的盘面处于同 一平面。凹形水槽的两块矩形板中一块上开有进水孔,另一块上开有 出水孔,底部开有污水排空口。进水孔与出水孔坐落同一高度,且对 称分设于凹形水槽半圆筒的轴
向对称面两边。

  进水体系包含进水管路、进水泵和用于盛放待处理污水的集水 池;出水搜集体系包含出水泵、出水管路和用于盛放处理后污水的贮 存池。进水泵的进水口通过进水管路衔接集水池,进水泵的出
水口连 接凹形水槽的进水孔;凹形水槽的出水孔与出水泵的进水口衔接,出 水泵的出水口通过出水管路衔接储存池。在集水池与储存池中均设有 氨氮在线测验设备和COD在线测验设备,而且别离与
核算机衔接。

  上述技能计划中,优选地,生物膜载体盘片厚度为0.5~2cm,生 物膜载体盘片半径为凹形水槽半径90%~95%。盘片上的矩形凹槽的 长度为生物膜载体盘片半径的85%~100%,长宽比10:1~10:
2,深 度为1~3mm。

  生物膜原位测验的办法包含如下进程:

  1)敞开进水泵,将污水由集水池泵入凹形水槽,敞开脉冲电源 驱动同步电机,带动转轴以1~25rpm定轴滚动,敞开出水泵,将处 理后的污水由凹形水槽泵入储存池;

  2)使凹形水槽内液面高度浸没生物膜载体盘片面积的 35%~40%;集水池和储存池内的氨氮在线测验设备与COD在线测验 设备均每24小时测验进水及出水氨氮及COD浓度,每完结24h浓度 丈量后,
排尽储存池中的废水。当接连3~5天的出水氨氮及COD浓 度标准差别离在±5%范围内时,设备处理污水作用到达安稳,封闭 进水泵、出水泵及脉冲电源,使生物膜载体盘片中止滚动,拆开下满 足测
试需求数量的生物膜试条,进行四组生物膜原位测验:

  第一组:进行生物膜胞外多聚物内含的多糖、蛋白质荧光染料染 色-共聚集显微镜观测,取得生物膜内部不同厚度处微生物胞外多聚 物空间散布印象相片;

  第二组:置于原子力显微镜下通过探针头轻敲生物膜试条外表生 物膜取得生物膜力学特征数据并剖析生物膜微生物黏附力;

  第三组:将生物膜试条外表生物膜通过荧光原位杂交-共聚集显 微镜调查,取得生物膜不同厚度处氨氧化菌、亚硝酸盐氮氧化菌及总 细菌印象相片,核算氨氧化菌、亚硝酸盐氮氧化菌占总细菌
的份额进 行丰度剖析;

  第四组:置于微电极测验体系,取得氨氮、溶解氧、硝酸盐氮的 在生物膜内部传质系数及传质动力学数学模型;

  3)将生物膜载体盘片复位,从头敞开进水泵、出水泵及脉冲电 源,改动进水水量或改动转轴转速,持续进程2);

  4)重复进程3)直至实验规划的不同进水量和不同转速参数条 件的测验均完结;

  5)将每次生物膜原位测验的结果与该次生物膜污水处理设备中 污水去除氨氮及COD浓度进行比对,取得生物膜结构及微生物学特 征与污水处理作用的相关联系。

  本发明的有利作用是:

  (1)部分生物膜载体盘片替换浸没在污水中,载体盘片外表上 的生物膜替换暴露在空气和污水中,生物膜微生物在有氧及缺氧环境 中生计并进行代谢活动,污水中污染物可被生物膜外表微生物
吸附、 降解、转化分化,设备具有污水处理功用,一起设备生物膜载体盘片 上的可拆开生物膜试条,可用于生物膜原位样品搜集测验,设备具有 污水处理与生物膜原位样品搜集测验两种功用,克
服传统生物膜污水 处理设备普遍存在的生物膜原位剖析困难,处理纯培育生物膜测验系 统不具有污水处理功用的问题。

  (2)设备污水进水孔与出水孔斜对角安置、污水处理设备选用 凹形水槽及部分浸没在污水中的生物膜载体盘片滚动的办法,削减污 水生物膜处理设备内部水流死区,进步设备污水处理功率,促
进生物 膜在生物膜载体盘片上均匀成长,生物膜载体盘片外表随机设置矩形 凹槽,矩形凹槽内嵌可拆开的生物膜试条,生物膜试条与载体盘片材 质及粗糙度相同,生物膜试条外表生物膜与生物膜
载体盘片上生物膜 特征相同,通过拆开生物膜试条,将黏附有生物膜的生物膜试条置于 测验仪器上进行微生物胞外多聚物染色-共聚集显微镜图画测验、原 子力显微镜生物膜黏附力测验、荧光原位
杂交-共聚集显微镜脱氮功 能微生物测验、微电极生物膜内部氨氮、溶解氧、硝酸盐氮传质进程 测验,霸占传统生物膜污水处理设备普遍存在的坚持生物膜原有结构 形状进行测验中生物膜样品搜集
困难的难题,将上述生物膜原位测验 数据结果与生物膜污水处理设备污水去除氨氮及COD作用进行比 对,较传统办法,为进一步清晰生物膜原位结构及微生物学特征与污 水处理作用的相关联系,为
生物膜污水处理设备规划及运转办理供给 牢靠的微生物学理论依据。

  (3)本发明供给的脉冲电源驱动同步电机带动生物膜载体盘片 定轴滚动,与传统的电机与齿轮箱的组合控制体系比较,该脉冲电源 与同步电机组合可完结定轴滚动速度实时接连微调,实时小幅
改变转 轴转速为保持生物膜结构保持完好、生物膜外表剪切力量化模仿供给 必要保证,别的,与电机与齿轮箱传统组合办法比较,选用脉冲电源 与同步电机的组合办法驱动转轴的办法,无需中多
个不同半径的齿轮 调速的方式,不只节省设备经济本钱,也可大幅削减设备占地面积。

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