[发明专利]一种评价生物滤池反冲洗效果的方法

说明书

本发明提供一种评价生物滤池反冲洗效果的方法，涉及饮用水处理领域。该方法包括：分别采集生物滤池反冲洗前以及反冲洗后不同恢复时间的滤料样品；提取滤料样品中微生物的DNA并进行基因测序，获得基因测序数据；对基因测序数据进行处理，计算每个滤料样品中微生物的物种丰度，获得物种丰度数据集；以物种丰度数据集作为响应变量，以是否进行反冲洗处理作为解释变量，以反冲洗后的恢复时间作为协变量，建立主响应曲线PRC模型，提取反冲洗后不同恢复时间的典范系数，作为评价生物滤池反冲洗效果的指标。典范系数能对微生物群落结构的恢复程度进行定量评价，用来在微生物层面上表征反冲洗的效果，具有操作方便快捷、准确度高的优点。

技术领域

本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种评价生物滤池反冲洗效果的方法。

背景技术

饮用水生物滤池广泛用于去除各类有机物、无机物和颗粒物，但随着生物滤池运行时间的延长，滤层中生物量和非生物颗粒量不断积累，显著增加了生物滤池的水头损失，从而导致滤床堵塞，影响生物滤池的过滤性能。此外，滤料层定植的稳定且富有活性的生物膜薄层更是维持其良好过滤性能的关键，当生物膜过厚时，营养物质和氧气向生物膜的扩散将受到限制。因此，饮用水处理厂的生物滤池需要定期进行反冲洗。一方面反冲洗水和气的冲刷可以利用空气的搅动作用加大滤层的膨胀体积，剥离滤料表面截留的污染物等非生物颗粒，另一方面通过反冲洗适当控制和维持滤层上附着生物膜的生物量，以确保土著微生物群落对污染物的吸附或生物转化能力。

已有研究表明，生物滤池中的生物膜未受到任何干扰时，可以最大程度的发挥生物降解功能，保持高效的过滤性能，因此，反冲洗后滤层生物膜微生物的群落结构发生改变，严重影响了生物滤池的出水水质和产水量。但随着停留时间的延长，滤层中土著微生物的群落结构呈现出恢复的趋势，当滤层生物膜群落结构基本恢复至反冲洗前的水平时，可以开始下个过滤周期，使得生物滤池仍具有较好的过滤性能。反冲洗对于维持生物滤池的功能至关重要，其反冲强度和频率更是对土著微生物群落造成直接干扰，因此对生物滤池反冲洗效果的评价以及对滤层生物膜恢复时间的评估显得尤为重要。

目前饮用水生物滤池性能评价大多是基于生物滤池中生物量、生物活性、有机物去除率等进行评价。例如，中国非专利文献“温度和反冲洗对饮用水生物滤池影响的研究”采用SOUR法来表征生物膜的活性，采用脂磷法测定生物量，基于反冲洗前后总生物量的损失情况以及总生物活性来评价反冲洗后的滤池性能，此外，还研究了反冲洗对有机物、氨氮和NO₂^--N去除率的影响。又如，中国非专利文献“反冲洗对曝气生物滤池运行效能和微生物群落结构的影响”通过监测反冲洗周期的各个阶段滤池对主要污染物的去除情况，以及分析反冲洗对微生物群落结构、菌群密度的影响来对反冲洗效果进行评价。然而，针对微生物群落结构的变化无法采用定量的指标进行表征，不能直观地反映反冲洗的效果，生物量、生物活性、有机物去除率等指标虽然可以进行量化，但是普遍具有检测过程复杂、精度不高、误差较大的问题。因此，研究一种能够对生物滤池反冲洗效果进行量化，且操作方便快捷、准确度高的方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中评价生物滤池反冲洗效果的方法检测过程复杂、精度不高、误差较大的缺陷，从而提供一种基于主响应曲线PRC模型来评价生物滤池反冲洗效果的方法。

本发明提供一种评价生物滤池反冲洗效果的方法，包括如下步骤：

(1)分别采集生物滤池反冲洗前以及反冲洗后不同恢复时间的滤料样品；

(2)提取步骤(1)采集的滤料样品中微生物的DNA并进行基因测序，获得基因测序数据；

(3)对步骤(2)获得的基因测序数据进行处理，计算每个滤料样品中微生物的物种丰度，获得物种丰度数据集；