[发明专利]厌氧氨氧化颗粒污泥胀缩测定装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于实验设备领域，具体涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥胀缩测定装置及其方法。

背景技术

厌氧氨氧化是以氨为电子供体、亚硝酸为电子受体形成氮气的生物反应，可同时去除氨和亚硝酸两种污染物，在废水生物脱氮中具有诱人的应用前景。厌氧氨氧化颗粒污泥是厌氧氨氧化污泥床反应器高效运行的必要基础，研究和监测厌氧氨氧化颗粒污泥的活性和沉降性，有助于实时了解厌氧氨氧化颗粒污泥的工作状态，增强厌氧氨氧化污泥床反应器的过程控制和性能优化。

厌氧氨氧化颗粒污泥由厌氧氨氧化菌、胞外多聚物(EPS)和孔隙组成，基质(氨和亚硝酸)以溶解态随水进入颗粒污泥内部，然后由厌氧氨氧化菌转化成氮气。氮气在水中的溶解度较低，颗粒污泥内易析出形成气泡；由于颗粒污泥内的孔隙大小处于毛细管尺度，气泡(氮气)由于表面张力易被“堵”在孔隙内而产生内压，致使颗粒污泥体积膨胀。当内压积累至超过表面张力时，驱动气泡向颗粒污泥表面运动，当气泡迁移到表面并释放时，颗粒污泥内压骤降，体积收缩产生负压，此时又从颗粒污泥表面吸入水以及溶于其中的基质，开始下一轮胀缩运动。由于厌氧氨氧化颗粒污泥的胀缩运动由其内部微生物代谢引起，并通过颗粒污泥体积变化影响颗粒污泥的沉降性。因此，可将颗粒污泥体积变化周期可用于指示颗粒污泥的活性，变化幅度可用于指示颗粒污泥沉降性。但目前尚没有一种有效地实验设备能对厌氧氨氧化颗粒污泥的胀缩情况进行有效地测定，不利于厌氧氨氧化颗粒污泥的研究工作开展。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种厌氧氨氧化颗粒污泥胀缩测定装置，通过观测颗粒污泥体积胀缩，指示颗粒污泥的活性与沉降性。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种厌氧氨氧化颗粒污泥胀缩测定装置，装置整体分为主体圆筒、气压平衡器和气体抽吸器三部分，具体包括气体收集区、反应区、液体层、颗粒污泥层、大螺纹封盖、第一U形管接头、针管接头、U形管、第二U形管接头、装液瓶、水室、顶空室、小螺纹封盖、排气管、排气阀、抽吸接头、抽吸圆筒、抽吸活塞；

主体圆筒顶部设有大螺纹封盖，内部从上到下依次为气体收集区和反应区；反应区上部为液体层，下部为颗粒污泥层；气体收集区为一顶空，用于收集反应区产生的气体以及传递气体抽吸器产生的负压；主体圆筒侧壁标有刻度，可指示液体层和颗粒污泥层界面位置的变化；大螺纹封盖上设有U形管接头和针管接头，U形管接头通过U形管与气压平衡器联通，针管接头通过抽吸接头与气体抽吸器联通；

气压平衡器由小螺纹封盖和装液瓶组成，装液瓶内部从上到下分为顶空室和水室；小螺纹封盖上设有U形管接头和排气管，U形管接头通过U形管与主体圆筒联通，排气管上部与大气连通并且设有排气阀；

气体抽吸器设有抽吸接头、抽吸圆筒和抽吸活塞；抽吸接头为砂磨接头，下部与针管接头密封联结；抽吸圆筒侧壁标有刻度，用于指示体积变化；抽吸活塞置于抽吸圆筒内，与侧壁密封但可抽动。

作为优选，所述的主体圆筒内反应区和气体收集区体积之比为4：1；反应区内液体层与颗粒污泥层体积之比为1：2。

作为优选，所述的气压平衡器内装液瓶和主体圆筒内反应区体积之比为1：9；装液瓶内顶空室和水室体积之比为1：4；U形管接头伸入水室水面以下20～30mm，用于隔离空气。

作为优选，所述的气体抽吸器内抽吸圆筒和主体圆筒内气体收集区体积之比为2：1。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置的厌氧氨氧化颗粒污泥胀缩测定方法，步骤如下：