[发明专利]一种管壁生物膜生长模拟反应器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟反应器，尤其是涉及一种管壁生物膜生长模拟反应器。

背景技术

目前，公知的给水管道模拟系统有两种设计：非循环设计和循环设计。非循环设计系统本质上为推流式反应器，可生物降解有机物随着管道距离的增加而连续被微生物消耗。循环设计系统可理想化为连续搅拌反应器系统内部完全混合，出水水质与系统内部水质条件基本相同。但是，两种管道模拟反应器供生物膜附着的表面积较小，且非循环模拟管道管壁生物膜取样不方便，同时取样过程对管壁有一定的破坏性，不利于模拟系统长期连续稳定运行。而循环模拟管道的水力条件与水体营养状况与实际管道情况相差较大，参考性较小。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种切实模拟实际管道水力条件、营养状况，同时增大生物膜附着面积，且使得生物膜采集过程操作简单，对管道管壁没有破坏作用的给水管道生物膜生长模拟反应器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种管壁生物膜生长模拟反应器，包括进水管、出水管及反应器本体，所述的进水管及出水管之间连接多个串联连接的反应器本体，所述的反应器本体由输水管段、螺纹盖帽及填料组成，所述的输水管段的两端设有可拆卸的螺纹端口，通过螺纹端口连接螺纹盖帽，所述的填料设在输水管段的内部；

水从进水管进入，依次穿透各反应器本体，从出水管流出，取出输水管段内的填料采集填料上的生物膜，并在出水管处采集水样进行分析，模拟管道理想为推流式反应器，水力及水质环境情况与实际管道类似。

所述的反应器本体设有1～50个。所述的输水管段的两端均与螺纹盖帽拧在一起，其中第一节输水管段与进水管相连，第一节输水管段的另一端由弯管与第二节输水管段相连，第二节输水管段的另一端由弯管与第三节输水管段相连，以此类推，输水管段数量由需求决定。

所述的输水管段的直径为20mm～40mm，优选20mm、25mm、32mm或40mm；所述的输水管段的长度为200mm～500mm，优选400mm；所述的输水管段的管材选自铸铁管、钢管、不锈钢管或塑料管。输水管段的管材、管径、管长可根据实际情况调节，输水管段用于模拟实际管道内的水力与水质状况，每段输水管段的两端均制成可拆卸的螺纹端口，用于与螺纹盖帽的连接，便于使每节管段取样时自由拆卸。

所述的螺纹盖帽的尺寸与输水管段的尺寸相匹配，所述的螺纹盖帽内设有密封垫圈。

填料用于输水管段内生物膜的富集，确保采样可在对管道内壁无破坏下进行，所述的填料为塑料填料，所述的填料设有10～20个。

所述的塑料填料优选直径为10mm的环形塑料填料，用于增大生物膜附着面积，方便获得较多实验所需的生物膜，同时从填料上获取生物膜可利用超声振荡器或涡旋振荡器振荡洗脱，获取生物膜的过程便捷充分且对管段没有破坏作用。

模拟管道运行前，需对填料进行高温灭菌，保证填料表面无菌，防止将杂菌带入管道系统，保证生物膜中微生物均属于水体微生物。

所述的进水管上设有进水流量调节阀及流量计，进水流量调节阀和流量计不仅使得水质模拟可行，并且可控制输水管段内的流量及流速，可最优化模拟实际管道中的水力状况。

所述的反应器本体的进水端设有进水阀门，所述的进水阀门在生物膜采样过程可分段将其关闭，不会放空相邻管段内的水，因此不会影响其他管段内的水流环境，对其内部生物膜生长干扰较小。

所述的反应器本体之间通过连接弯管依次连接。

所述的连接弯管的管径小于输水管段的管径，所述的连接弯管优选玻璃弯管，玻璃弯管不仅可以实时观察输水管内水流状态，而且可考察管道管壁上生物膜生长特征变化。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、模拟管道为非循环推流式反应器，可真实模拟实际管道内部水力、水质状况；

2、放置的塑料填料易于富集更多的生物膜，同时从塑料填料上采集生物膜操作简捷，并且采样过程对管道内壁无破坏作用；

3、可自由组装与拆卸的输水管段使整套模拟系统更加灵活，可根据实验要求自由改变输水管段的管材、管长及管径，以满足空间与研究的要求；

4、采样时可灵活拆卸输水管段，即将本段与相连的下一节上安装的进水阀门关闭，较方便将采样输水管段卸下，取出内置填料从而将在填料上附着生长的生物膜通过超声震荡方式或者涡旋震荡方式洗脱在生理盐水中，由于进水阀门关闭，采样过程不会放空其他输水管段中的水，不会影响其他管段的水环境，对其内部细菌干扰较小；