[发明专利]一种可控温的非循环供水管道生物膜培养装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水供水管道生物膜培养的模拟系统，具体涉及一种可控温的非循环供水管道生物膜培养装置，属于供水管网模拟实验技术领域。

背景技术

如今，人们越来越重视供水管网中的生物安全，在饮用水传输过程中，影响生物安全最主要的因素就是生长在管壁上的生物膜，处于衰落期的生物膜会自动脱落至水体中，使得饮用水中微生物的浓度突然增大，造成二次污染。为了深入研究供水管网中的生物膜，人们采用以下两大类模拟系统培养生物膜：第一类是反应器式模拟系统，如环形反应器、CDC生物膜反应器等；第二类是管道式模拟系统，如循环系统、半循环系统和非循环系统。

在实际管道中，管壁上生物膜的生长会受到水流切应力、管材、水力停留时间、水中营养物质等因素的影响。反应器式模拟系统主要通过位于容器内搅拌片的旋转，或通过支架带动采样片的同轴旋转，为采样片的表面提供一定的水流剪切应力，但反应器式模拟系统只能通过调节旋转速度改变水流流速，无法模拟实际管道的水压和水力停留时间，因此，管道式模拟系统比反应器式模拟系统能更直接的反映水流在管道内真实的流动状态。然而，现有的半循环系统和循环系统在运作时，循环水泵会使系统内水温在冬季(室内温度为0～10℃)上升2～3℃，在夏季(室内温度为25～35℃)则会上升更多，现有的非循环系统内的温度只能随着环境变化而变化。因此，现有的管道式模拟系统无法实现在实验室内恒温培养生物膜。

另外，在做循环系统或半循环系统与非循环系统的对比试验时，两个系统由于上述原因常常存在温度差，导致对比试验中微生物生长环境的差别，影响试验结果。目前，克服此问题常用的方法是对循环系统或半循环系统中的管道(或泵)进行喷淋降温，但喷淋法难以控制、效率低且水温仍无法完全降至与非循环系统相同的水平。

综上所述，现有的几种模拟系统都各自存在一些弊端，现有技术对供水管道生物膜培养系统的模拟还不够合理和完善。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可控温的非循环供水管道生物膜培养装置。

一种可控温的非循环供水管道生物膜培养装置包括：数显温度控制器、温度探头、加热毯、电线、非循环供水管道、加热管道以及超细玻璃棉保温材料，数显温度控制器的左侧面设置了两个可连接温度探头的插孔，右侧有一个可连接温度探头的插孔。三个温度探头中的第一温度探头安装在加热管道的末端，第二温度探头安装在非循环供水管道末端，第三温度探头安装在需要作温度对比的装置上。加热毯包裹于S型的加热管道外，加热毯由双螺旋发热线、电插孔和保护套组成；保护套的两侧各设有一个电插孔。在非循环供水管道的采样管道上开孔，并在开孔处固定活塞环，原位生物膜采样器插进活塞环并调整后，用自攻螺丝加以固定；超细玻璃棉保温材料包裹在非循环供水管道外；非循环供水管道上安装用于控制流速的蝶阀；加热毯通过电线与数显温度控制器连接；加热管道连接在非循环供水管道之前。

为了增加管道与加热毯的接触面积，所述的加热管道呈S型曲折，加热毯包裹于S型的加热管道外。

所述的温度探头可感应管道内水体温度，并在数显温度控制器的电子屏幕上显示即时温度。

所述的加热管道为与非循环供水管道管径相同的不锈钢管道，可提高传热效率，并且减小加热管道内微生物生长对后续采样管道的影响。

所述的加热毯内的双螺旋发热线以简谐运动的形式折叠以便于包裹在管道外，两两发热线之间的距离相等，确保被包裹的管道均匀受热。

所述的加热毯保护套的长宽比为9:8，可适用于各种管径的加热管道，对于DN50～100的管道可用一张加热毯包裹，而更大管径的管道可用2～3张加热毯拼接包裹。

所述的加热毯保护套由一层防水材料和一层带粘扣带的尼龙布料组成。

所述的加热毯保护套的两侧各设置一个电插孔，便于用电线连接多张加热毯。

所述的电线为可拔插的普通电线，用于以下三种连接：加热毯与数显温度控制器、多张加热毯之间、温度探头与数显温度控制器。

所述的超细玻璃棉保温材料包裹于整个非循环供水管道上，减少水体从加热管道流出后的热量散失。

所述的非循环供水管道为DN65的PE管，活塞环与原位生物膜采样器安装在一段长5米的采样管道上。活塞环安装于管道两侧，每对活塞环都以90°错开排列，这样可在管道可承受的加工范围内避免水流扰动对生物膜生长的影响。

所述的活塞环与原位生物膜采样器都由PE材料制成，自攻螺丝用于固定原位生物膜采样器。

所述的蝶阀可控制流速。