[发明专利]一种准原位监测生物膜内物质浓度动态变化的方法有效

专利信息
申请号: 201610201280.1 申请日: 2016-03-31
公开(公告)号: CN105758921B 公开(公告)日: 2019-01-01
发明(设计)人: 陈猷鹏;王建辉;申渝;杨吉祥;郭劲松;晏鹏 申请(专利权)人: 中国科学院重庆绿色智能技术研究院
主分类号: G01N27/416 分类号: G01N27/416
代理公司: 重庆博凯知识产权代理有限公司 50212 代理人: 李海华
地址: 400714 *** 国省代码: 重庆;50
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 原位 监测 旋转 生物膜 反应器 物质 浓度 动态 变化 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种准原位监测旋转式生物膜反应器生物膜内物质浓度动态变化的方法,其特征在于:本方法采用一种准原位监测旋转式生物膜反应器生物膜内物质浓度动态变化的装置进行监测,所述准原位监测旋转式生物膜反应器生物膜内物质浓度动态变化的装置包括载体片、盛装溶液的容器、蠕动泵、升降机构和微电极,其中载体片安装在支撑架上并悬空以用于放置待测生物膜;盛装溶液的容器和蠕动泵安装在升降机构上以在升降机构的控制下升降,其中盛装溶液的容器位于载体片正下方,且容器截面大于载体片截面,确保在升降过程中,载体片不会与容器壁接触;蠕动泵通过管道与容器连通以使容器内的液体产生流动以模拟生物膜在反应器内的旋转;升降机构和蠕动泵接控制系统,通过控制系统控制升降机构和蠕动泵按模拟需要运行;所述微电极设置在支撑架上,微电极尖端朝下用于插入待测生物膜内部某一深度,微电极接处理单元,由处理单元对采集的信号进行处理;

监测前,先在容器内加入需要量的主体溶液,在载体片上固定生物膜,同时固定设置微电极,微电极尖端朝下并插入生物膜内部某一深度;然后根据需要选择如下某种或几种模拟过程进行生物膜在反应器内各种情形的模拟,在模拟的同时,由微电极测量生物膜内特定物质在此处的浓度变化,从而得到生物膜内部的物质浓度动态变化;

1)通过升降机构使容器升降,从而使容器内的主体溶液升降,实现对载体片上生物膜的浸没与非浸没,从而模拟生物膜在生物转笼反应器中交替处于浸没与暴露的状态;

2)通过控制系统,对升降机构的运行方式进行控制,在不改变浸没与非浸没时间之和的情况下改变两者比例,从而模拟生物膜在生物转笼反应器内浸没与暴露的时间比,即浸没率;

3)通过控制系统,对升降机构的运行方式进行控制,在不改变浸没与非浸没时间比值的情况下改变两者总时间的长短,从而模拟生物膜在生物转笼反应器内浸曝一次的快慢,即转速或周期;

4)通过调节蠕动泵的流量,控制蠕动泵出水口的流速,实现在浸没段溶液与生物膜之间的相对运动,从而模拟生物膜在生物转笼反应器内浸没段的水力状态;

5)更换主体溶液及容器,以模拟生物膜所处的各种水质环境;

模拟监测时,按如下方法进行参数计算和确认:

①确定模拟转速与蠕动泵转速

根据所模拟的生物转笼反应器的转速W和所取生物膜距离生物转笼反应器旋转中心轴的距离r来确定模拟转速,计算生物膜在准原位监测旋转式生物膜反应器中与溶液的相对速度,也就是线速度V;

V=2πr·W

为模拟此相对运动,需要调节蠕动泵转子转动速度w,控制其流量Q,从而调整其出口处的线速度V’,使其等于V;

假设蠕动泵输水管截面面积为A,根据蠕动泵流量特性可知Q=f(w),且Q与w为线性关系,通过实测转速与流量得到此函数关系;根据下式:

得到蠕动泵转子转速与其输水管出口处速度的关系,从而确定模拟相对运动速度为V时需要调节的蠕动泵转速;

②计算生物膜浸曝时间

根据所模拟的生物转笼反应器的转速W和浸没率η,得到其周期为T=1/W min;所模拟的生物转笼反应器截面半径为R,转动中心轴距离液面的高度为H,则浸没率η的表示式为:

根据式1求出H;

实际需要模拟的生物膜未必在所模拟的生物转笼反应器边缘,假设所需模拟的生物膜距离所模拟的生物转笼反应器旋转中心轴的距离为r,r≤R,对该处生物膜而言,其浸没角为2α,由几何关系可得:

将式1求出的H带入式2,可以得到浸没角2α;

由于所以,浸没时间为暴露时间为

结合前述计算的生物膜在所模拟的生物转笼反应器内的实际浸曝时间,通过控制系统调控升降机构的运动方式,实现准原位监测旋转式生物膜反应器对生物膜模拟出等量的浸曝时间。

2.根据权利要求1所述的准原位监测旋转式生物膜反应器生物膜内物质浓度动态变化的方法,其特征在于:所述升降机构包括升降平台和位于升降平台下的固定平台,盛装溶液的容器和蠕动泵安装在升降平台上,固定平台通过支柱支撑使之悬空;在固定平台上设有升降动力,升降动力输入接所述控制系统,升降动力的输出端支撑在升降平台下表面中部位置;在升降平台四周设有升降导杆,升降导杆下端从固定平台上的导孔穿出。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院重庆绿色智能技术研究院,未经中国科学院重庆绿色智能技术研究院许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201610201280.1/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top