水去除氨氮及COD效果進行比對， 較傳統(tǒng)方法，為進一步明確生物膜原位結(jié)構(gòu)及微生物學(xué)特征與污水處理效果的相關(guān)關(guān)系， 為生物膜污水處理裝置設(shè)計及運行管理提供可靠的微生物學(xué)理論依據(jù)。
[0023] (3)本發(fā)明提供的脈沖電源驅(qū)動同步電機帶動生物膜載體盤片定軸轉(zhuǎn)動，與傳統(tǒng) 的電機與齒輪箱的組合控制系統(tǒng)相比，該脈沖電源與同步電機組合可實現(xiàn)定軸轉(zhuǎn)動速度實 時連續(xù)微調(diào)，實時小幅變化轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為維持生物膜結(jié)構(gòu)維持完整、生物膜表面剪切力量化 模擬提供必要保障，另外，與電機與齒輪箱傳統(tǒng)組合方式相比，采用脈沖電源與同步電機的 組合方式驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的方式，無需中多個不同半徑的齒輪調(diào)速的形式，不僅節(jié)約裝置經(jīng)濟成 本，也可大幅減少裝置占地面積。
【附圖說明】
[0024] 圖1為生物膜污水處理裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是生物膜污水處理裝置中凹形水槽的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是生物膜污水處理裝置中凹形水槽的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4是圖3中A-A截面及B-B截面圖，其中a)為A-A截面，b)為B-B截面；
[0028] 圖5是生物膜載體盤片的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a)為正視圖，b)為a)中C-C截面圖 及其放大圖。
[0029] 其中：1-凹形水槽；2-生物膜載體盤片；3-轉(zhuǎn)軸；4-氨氮在線測試裝置；5-C0D在 線測試裝置；6-進水孔；7-出水孔；8-污水排空口；9-集水池；10-進水管路；11-進水栗； 12-出水栗；13-出水管路；14-軸承；15-矩形凹槽；16-生物膜試條；17-脈沖電源；18-同 步電機；19-計算機；20-存池。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0031] 參照圖1-5,本發(fā)明的生物膜污水處理裝置，包括凹形水槽1、進水系統(tǒng)、出水收集 系統(tǒng)和計算機19 ;
[0032] 所述的凹形水槽1由橫置的半圓筒及分別固定于半圓筒兩端的矩形板組成，矩形 板上邊緣與半圓筒的開口位于同一平面，矩形板的高大于半圓筒的半徑，在半圓筒的軸線 位置設(shè)有轉(zhuǎn)軸3,轉(zhuǎn)軸3的兩端分別通過軸承14與兩塊矩形板連接，轉(zhuǎn)軸3的一端與固定于 該端矩形板上的同步電機18的輸出軸相連，同步電機18由脈沖電源17驅(qū)動，在轉(zhuǎn)軸3上 同軸線地固定有若干圓形的生物膜載體盤片2,生物膜載體盤片2的正反盤面上沿徑向隨 機地開有3-5條矩形凹槽15,在矩形凹槽15內(nèi)無縫嵌有與生物膜載體盤片相同材質(zhì)的生物 膜試條16,生物膜試條16外表面與生物膜載體盤片2的盤面處于同一平面；
[0033] 在凹形水槽1的兩塊矩形板中一塊上開有進水孔6,另一塊上開有出水孔7,凹形 水槽1底部開有污水排空口 8 ;
[0034] 所述的進水系統(tǒng)包括進水管路10、進水栗11和用于盛放待處理污水的集水池9， 所述的出水收集系統(tǒng)包括出水栗12、出水管路13和用于盛放處理后污水的貯存池20 ;進水 栗11的進水口通過進水管路10連接集水池9,進水栗11的出水口連接凹形水槽1的進水 孔6,凹形水槽1的出水孔7與出水栗12的進水口連接，出水栗12的出水口通過出水管路 13連接貯存池20,在集水池9與貯存池20中均設(shè)有氨氮在線測試裝置4和COD在線測試 裝置5,氨氮在線測試裝置4和COD在線測試裝置5分別與計算機19連接。
[0035] 實施例1 :
[0036] 水力停留時間對生物膜污水處理裝置處理效果的微觀機理研究
[0037] 采用3套生物膜污水處理裝置進行平行測試，每套生物膜污水處理裝置采用6個 生物膜載體盤片，盤片為直徑25cm、厚度0.6cm的圓片，盤間距為3cm，每只盤片上隨機設(shè)置 8個生物膜試條，進水孔和出水孔的高度控制凹形水槽有進出水時，盤片在污水中浸沒率為 40%〇
[0038] 圓形生物膜載體盤片是采用活性污泥接種法對其進行掛膜的，方法如下：將城市 污水處理廠剩余污泥做接種污泥與人工配制含40mg/L氨氮的模擬污水按照一定比例混合 貯存在集水池中，通過進水栗栗入凹形水槽中，栗流速I. 6L/h，同時利用脈沖電源驅(qū)動同步 電機，帶動轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上固定的生物膜載體盤片以4rpm的速度定軸轉(zhuǎn)動，利用氨氮在線測 試系統(tǒng)以及COD濃度在線測試系統(tǒng)每24小時對盛放待處理污水的集水池和存放處理后污 水的貯存池中水體氨氮濃度和COD濃度進行測試，每次測試結(jié)束排空存放處理后污水的貯 存池水體，數(shù)據(jù)傳至計算機記錄分析，同時觀察盤片上的掛膜情況，直至轉(zhuǎn)盤表面出現(xiàn)一層 淡黃色薄膜，且出水中氨氮濃度和COD濃度每24小時變化在±5%范圍內(nèi)，生物膜載體盤片 掛膜成功，進行水力停留時間對生物膜污水處理裝置處理效果及生物膜特征影響測試。
[0039] 采用同樣的人工配制模擬污水，保持脈沖電源輸出不變，使得轉(zhuǎn)軸帶動生物膜盤 片以4rpm勻速轉(zhuǎn)動，改變進水栗的進水速度分別為2. 4L/h (對應(yīng)水力停留時間為2h)，利用 在線測試系統(tǒng)，測試進水與出水氨氮和COD的濃度，每次完成COD及氨氮測試后，排空存放 處理后污水的貯存池。當(dāng)水中氨氮濃度和COD濃度日變化在±5%范圍內(nèi)時，系統(tǒng)視為穩(wěn) 定，計算氨氮與COD的去除率（式1)。
[0040] R(% ) = (Cin-Cout)/CinX 100% (1)
[0041 ] 其中，Cin為進水COD或氨氮濃度（mg/L)，C咖為出水COD或氨氮濃度（mg/L)，R為 去除率（％)。
[0042] 裝置進水栗停止進水，生物膜載體盤片停止轉(zhuǎn)動，拆卸生物膜載體盤片及其表面 的矩形凹槽內(nèi)固定的4條生物膜試條，分別進行生物膜胞外多聚物內(nèi)含的多糖、蛋白質(zhì)熒 光染料染色-共聚焦顯微鏡觀測、生物膜微生物黏附力原子力顯微鏡測試、生物膜氨氧化 菌與亞硝酸鹽氮氧化菌及總細(xì)菌熒光原位雜交-共聚焦顯微鏡觀察、生物膜內(nèi)部氨氮、溶 解氧傳質(zhì)過程微電極測試。
[0043] 生物膜試條拆卸完成后，立即將生物膜載體盤片裝回原來位置，重新開啟進水栗、 出水栗及脈沖電源，改變進水流速為I. 2L/h(對應(yīng)水力停留時間為4h)，利用在線測試系 統(tǒng)，測試進水與出水氨氮和COD的濃度，當(dāng)水中氨氮濃度和COD濃度日變化在±5%范圍內(nèi) 時，系統(tǒng)視為穩(wěn)定，計算氨氮與COD的去除率（式1)。裝置進水栗停止進水，生物膜載體 盤片停止轉(zhuǎn)動，拆卸生物膜載體盤片及其表面的矩形凹槽內(nèi)固定的4條生物膜試條，分別 進行生物膜胞外多聚物內(nèi)含的多糖、蛋白質(zhì)熒光染料染色-共聚焦顯微鏡觀測、生物膜微 生物黏附力原子力顯微鏡測試、生物膜氨氧化菌與亞硝酸鹽氮氧化菌及總細(xì)菌熒光原位雜 交-共聚焦顯微鏡觀察、生物膜內(nèi)部氨氮、溶解氧傳質(zhì)過程微電極測試。
[0044] 生物膜試條拆卸完成后，立即將生物膜載體盤片裝回原來位置，重新開啟進水栗、 出水栗及脈沖電源，改變進水流速為0. 9L/h(對應(yīng)水力停留時間為5h)，利用在線測試系 統(tǒng)，測試進水與出水氨氮和COD的濃度，當(dāng)水中氨氮濃度和COD濃度日變化在±5%范圍內(nèi) 時，系統(tǒng)視為穩(wěn)定，計算氨氮與COD的去除率（式1)。裝置進水栗停止進水，生物膜載體盤片 停止轉(zhuǎn)動，拆卸4條生物膜試條，進行生物膜原位測試，將不同進水流量（對應(yīng)不同水力停 留時間）的熒光染料染色-共聚焦顯微鏡觀測獲得生物膜內(nèi)部不同厚度處微生物胞外多聚 物空間分布影像照片，原子力顯微鏡獲得生物膜力學(xué)特征數(shù)據(jù)，圖像軟件獲得的氨氧化菌、 亞硝酸鹽氮氧化菌豐度，微電極測試系統(tǒng)獲得氨氮、溶解氧、硝酸鹽氮的在生物膜內(nèi)部傳質(zhì) 系數(shù)及傳質(zhì)動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，進行相互對比印證，并將上述生物膜原位測試數(shù)據(jù)結(jié)果與不 同水力停留時間的去除氨氮及COD效果進行比對，明確生物膜結(jié)構(gòu)及微生物學(xué)特征與不同 水力停留時間條件下以污染物去除率表示的污水處理效果的相關(guān)關(guān)系，揭示不同水力停留 時間對生物膜污水處理裝置污水處理效果影響的微觀機理，并獲得最佳水力停留時間。
[0045] 實施例2 :
[0046] 水流剪切力對生物膜污水處理裝置處