一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，包括原水循环系统、缓冲系统、测试系统及管路流向控制系统，其中所述缓冲系统设置有两个，分别安装于测试系统的进出水管路上；所述测试系统包括生物膜搭载平台及微电极传感器电路；所述管路流向控制系统包括若干电磁阀、时间继电器、连接管路及设置于电磁阀之间的蠕动泵；所述原水循环系统通过管路流向控制系统依次连接缓冲系统、测试系统、缓冲系统以此构成循环回路。本发明专利技术尤其适于研究生物转盘表面生物膜微环境，能够克服目前微电极技术应用于气液两相交替的生物膜内微环境监测的不足，实现对气液两相交替变化冲击下的生物膜内微环境的实时有效检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水生物处理机制研究领域，具体涉及一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置。
技术介绍
气液两相交替生物膜是生物膜法污水处理技术的一种，这种附着性微生物膜反复接触空气和污水，使污水得到净化。以生物转盘为例，在驱动装置驱动下，附着生物膜的转盘盘片交替与水相及气相接触，由于水相与气相中氧含量不同，气液两相交替变化，从而在生物膜中形成一定的微环境梯度，这种梯度有利于不同微生物发挥其特定功能，进而降解污水中不同种类有机物。因此，通过气液两相交替变化，使生物膜中微环境形成梯度，充分发挥相应功能微生物活性，将是优化类似生物转盘这一类气液两相交替生物膜处理效率最为直接、有效的方式，而达到这个目的的首要前提是对生物膜微环境的实时监测。20世纪90年代，微电极技术被应用于研究废水生物处理反应器中的生物膜，包括好氧膜生物反应器、厌氧膜生物反应器、动态膜生物反应器、生物转盘、滴滤池等。研究发现，微电极技术可以在无损或者微损的情况检测生物膜内部微观环境中的分布。通过对生物膜内外特性的测试和分析,研究影响反应器运行的关键因素,为优化反应器的运行提供依据。已有研究表明，这种应用微电极的检测仅仅针对的是处于稳定状态下的一种介质中，比如固定载体上的生物膜，而对像生物转盘表面的生物膜这种在水相及气相中交替运转，经常处于不稳定状态，目前现有的方法无法实时准确对气液两相交替生物膜中微环境进行检测，进而也无法对其机制进行研究。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其尤其适于研究生物转盘表面生物膜微环境，能够克服目前微电极技术应用于气液两相交替的生物膜内微环境监测的不足，实现对气液两相交替变化冲击下的生物膜内微环境的实时有效检测。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，包括原水循环系统、缓冲系统、测试系统及管路流向控制系统，其中所述缓冲系统设置有两个，分别安装于测试系统的进出水管路上；所述测试系统包括生物膜搭载平台及微电极传感器电路；所述管路流向控制系统包括若干电磁阀、时间继电器、连接管路及设置于电磁阀之间的蠕动泵；所述原水循环系统通过管路流向控制系统依次连接缓冲系统、测试系统、缓冲系统以此构成循环回路。作为上述技术方案的改进，所述管路流向控制系统包括两个常闭电磁阀、两个常开电磁阀、时间继电器、蠕动泵及连接管路，所述原水循环系统依次连接常闭电磁阀、常开电磁阀、缓冲系统、测试系统、缓冲系统、常开电磁阀、常闭电磁阀以此构成循环回路。作为上述技术方案的改进，所述检测装置还包括数据记忆采集装置，所述数据记忆采集装置与微电极传感器电路连接。作为上述技术方案的改进，所述原水循环系统为6000mL圆柱形敞口罐体，底部两侧设置进、出水口，与进出水管路连接，其内贮存的原污水用于提供测试系统中生物膜气液两相交替变化水量要求。作为上述技术方案的改进，所述缓冲系统为一对500mL圆柱形密闭罐体，底部一侧设置进水口，顶部一侧设置出水口，其用以对进入测试系统的原水流态进行缓冲，以保证测试系统进出水性质与原水一致。作为上述技术方案的改进，所述测试系统为3000mL圆柱形敞口罐体，底部两侧设置进、出水口，其罐体内液位变化通过管路流向控制系统调节原水循环系统的原污水流向来实现。作为上述技术方案的改进，所述测试系统罐体中部嵌有镂空设计的圆环平台，圆环平台内支撑有呈45度角倾斜的中部镂空的矩形生物膜搭载平台，驯化成熟的生物膜固定在生物膜搭载平台上并覆盖其上部的圆形镂空面积，所述微电极传感器电路竖直插入固定在生物膜内。作为上述技术方案的改进，所述原水循环系统、测试系统容积比为2:1。本专利技术带来的有益效果有：1、本装置不受气液两相交替变化对微电极工作的干扰，实现对气液交替的生物膜微环境的实时检测，通过控制时间继电器通断状态时间可以模拟不同气液相变化周期；2、与已有检测设备相比，本专利技术装置具有检测更准确、更真实的反映生物膜微环境状态特点。附图说明下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明，附图1为本专利技术检测装置结构示意图；附图2为本专利技术生物膜搭载平台结构俯视图；附图3为附图2中A-A剖视图；附图4为附图2中B-B剖视图；附图5为实施例中生物转盘生物膜表面（-5μm）溶解氧浓度检测图；附图6为实施例中生物转盘生物膜内部（-200μm和-500μm）溶解氧浓度检测图；图中各序号所对应的标注名称如下：1原水循环系统，2常开电磁阀，3常闭电磁阀，4时间继电器，5缓冲系统，6测试系统，7生物膜搭载平台，8微电极，9铁架台，10微电极传感器电路。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下参照附图并结合具体实施例，对本专利技术作进一步详细说明，显然，此处所描述的具体实施例及附图为示例性而非限制性的，本专利技术的范围不应当由示例性实施所限制，而应当仅由权利要求书及其等同范围所限制，基于本专利技术中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例1参照附图1至附图4，一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，包括原水循环系统1、缓冲系统5、测试系统6及管路流向控制系统。其中，原水循环系统1为6000mL圆柱形敞口罐体，底部两侧设置进、出水口，与进出水管路连接，贮存的原污水用于提供测试装置中生物膜气液相交替变化水量要求。缓冲系统5为一对500mL圆柱形密闭罐体，底部一侧设置进水口，顶部一侧设置出水口，两个缓冲系统5分别安装在测试系统6的进出水管路上，用以对进入测试系统6的原水流态进行缓冲，避免引起原水溶解氧浓度等性质的波动，保证测试系统6进出水性质与原水保持一致。测试系统6为3000mL圆柱形敞口罐体，其固定于铁架台9上，底部两侧设置进、出水口，通过进出水管路与缓冲系统5连接，罐体内液位变化通过管路流向控制系统调节原水循环系统1的原污水流向来实现；在其罐体中部嵌有镂空设计的圆环平台，用以减轻测试系统6内液位变化对平台的冲击，保证其稳定支撑作用，圆环平台内支撑有中部镂空的矩形生物膜搭载平台7，保证了生物膜与液相的充分接触以反应生物膜微环境真实的状况，生物膜搭载平台7与圆环平台成45度角倾斜，避免了测试系统6内液位变化对生物膜的过度破坏。驯化成熟的生物膜固定在生物膜搭载平台7上覆盖其上部的圆形镂空面积，测试系统6微电极传感器电路10的微电极8竖直插入固定的生物膜内。管路流向控制系统有两个常开电磁阀2、两个常闭电磁阀3、时间继电器4、一个流量可控的蠕动泵以及连接管路构成，原水循环系统1依次连接常闭电磁阀3、常开电磁阀2、缓冲系统5、测试系统6、缓冲系统5、常开电磁阀2、常闭电磁阀3以此构成循环回路。时间继电器4控制电磁阀的通断电，在保证蠕动泵进出水管路不改变的条件下，实现原水循环系统1和测试系统6进出水的切换，即污水先从原水循环系统1进入测试系统6实现液相生物膜环境，而后污水又从测试系统6回到原水循环系统1实现气相生物膜环境，如此交替变化。实施例2一种气液两相交替的生物膜微环境检测方法，包括原水循环系统1、缓冲系统5、测试系统6及管路流向控制系统，所述管路流向控制系统包括两个常开电磁阀2、两个常闭电磁阀3、时间继电器4、连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其特征在于：包括原水循环系统、缓冲系统、测试系统及管路流向控制系统，其中所述缓冲系统设置有两个，分别安装于测试系统的进出水管路上；所述测试系统包括生物膜搭载平台及微电极传感器电路；所述管路流向控制系统包括若干电磁阀、时间继电器、连接管路及设置于电磁阀之间的蠕动泵；所述原水循环系统通过管路流向控制系统依次连接缓冲系统、测试系统、缓冲系统以此构成循环回路。

【技术特征摘要】
1.一种气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其特征在于：包括原水循环系统、缓冲系统、测试系统及管路流向控制系统，其中所述缓冲系统设置有两个，分别安装于测试系统的进出水管路上；所述测试系统包括生物膜搭载平台及微电极传感器电路；所述管路流向控制系统包括若干电磁阀、时间继电器、连接管路及设置于电磁阀之间的蠕动泵；所述原水循环系统通过管路流向控制系统依次连接缓冲系统、测试系统、缓冲系统以此构成循环回路。2.根据权利要求1所述的气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其特征在于：所述管路流向控制系统包括两个常闭电磁阀、两个常开电磁阀、时间继电器、蠕动泵及连接管路，所述原水循环系统依次连接常闭电磁阀、常开电磁阀、缓冲系统、测试系统、缓冲系统、常开电磁阀、常闭电磁阀以此构成循环回路。3.根据权利要求1所述的气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括数据记忆采集装置，所述数据记忆采集装置与微电极传感器电路连接。4.根据权利要求1或2所述的气液两相交替的生物膜微环境检测装置，其特征在于：所述原水循环系统为6000mL圆柱形敞口罐体，底部两...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩云平，李衍博，许光素，郭雪松，刘俊新，徐展，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11