[发明专利]多材质输水管道附着生物膜的模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明提出一种多材质输水管道附着生物膜的模拟实验装置及实验方法，包括循环管路系统；循环管路系统上沿水流方向依次串联设置有管道增压泵、进水接口、多个生物膜生长模拟单元和出水接口；模拟实验时，管道增压泵对管道内的水流加压，进水泵经一级循环管路系统的进水接口向管道增压泵的出口端输送水；然后依次进入多个生物膜生长模拟单元；从多个生物膜生长模拟单元流过的水，一部分经出水泵排放；另一部分循环流至管道增压泵的进口端；当一个生物膜生长模拟单元停用时，将两端的旁路接头连通，打开旁路阀；关闭两个第一隔断阀门。本发明可以模拟不同管材输水管道管壁生物膜生长过程；模拟任意长度的管道以及水流在循环系统的停留时间。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体地说是涉及一种多材质输水管道附着生物膜的模拟实验装置及实验方法。

背景技术

在输配水管网中使用的水管管材主要有金属管（铸铁管和钢管）和非金属管（钢筋混凝土管、玻璃钢管和塑料管等），随着城市化进程的发展，在一个城镇的输配水管网中可能使用多种管材组合。

随着运行时间的增加，在不同材质的输水管道的管壁上会附着生长许多微生物，形成管壁生物膜。管壁生物膜是由多种不同功能的微生物自身产生的胞外聚合物包围而形成，且附着在固体介质表面、具有代谢活性的群落，在生物地理化学过程、调控水体与其他界面间物质和能量交换中起重要作用。管壁生物膜不仅会影响水质，同时也会对管材的寿命产生影响。

目前，国内外关于不同管材对输水管道附着生物膜生长影响模拟实验装置相对较少，和真实的环境存在较大的差异性，模拟的效果也存在一定的局限性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种多材质输水管道附着生物膜的模拟实验装置及实验方法，可以有效模拟相同条件下不同管材输水管道管壁生物膜生长过程，直观对比管壁生物膜在不同管材上的附着和生长过程，研究不同管材管壁生物膜的生长过程以及生长过程中微生物群落结构和丰度的差异性；可以模拟任意长度的管道以及水流在循环系统的停留时间。

技术方案：本发明提出一种多材质输水管道附着生物膜的模拟实验装置，包括循环管路系统；所述循环管路系统上沿水流方向依次串联设置有管道增压泵、进水接口、多个生物膜生长模拟单元和出水接口；所述进水接口上连接有进水泵；所述出水接口上连接有出水泵；

多个生物膜生长模拟单元串联设置，每个生物膜生长模拟单元包括若干可拆装的监测管节和两个第一隔断阀门；所述两个第一隔断阀门分别位于所述若干监测管节的进水端与出水端；多个生物膜生长模拟单元的监测管节的材质均不相同；

每个生物膜生长模拟单元的进水端和出水端分别设置有旁路接头；所述旁路接头上均设置有旁路阀；

模拟实验时，管道增压泵对管道内的水流加压，进水泵经一级循环管路系统的进水接口向管道增压泵的出口端输送水；然后依次进入多个生物膜生长模拟单元；

从多个生物膜生长模拟单元流过的水，一部分经出水泵排放；另一部分循环流至管道增压泵的进口端；

当一个生物膜生长模拟单元停用时，将该生物膜生长模拟单元两端的旁路接头连通，打开该生物膜生长模拟单元两端的旁路阀；关闭该生物膜生长模拟单元的两个第一隔断阀门。

进一步，所述管道增压泵控制出口处的水流速

v_1m= v_1p/γ

其中v_1m是管道增压泵出口处的水流速，v_1p是被模拟的原型管道的水流速；γ是模型比尺，且

γ= d_1p/d_1m

其中d_1p 是原型管道的直径，d_1m是循环管路系统的管径；