[发明专利]一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置及方法，包括营养基质装置、第一给料机构、蠕动管、第二给料机构、原液储放容器、进样管、微流控芯片、观测件、上位计算机、出液管、收集装置。本发明在监测中，通过微流控芯片特殊的通道结构捕获污泥絮体，设定不同的进水模式和组分、接种污泥、剪切力等关键外因条件，再由监测系统原位、实时、动态的将被捕获污泥絮体的生长情况反映在计算机显示器上，研究各因素对絮凝体相互接触、凝聚和压实三阶段的作用机制，并通过外源添加EPS、信号分子和晶核，结合不同阶段絮凝体的原位荧光染色和对不同絮凝体的荧光微珠标记，由此研究对颗粒化初始触发起驱动作用的关键因素。

技术领域

本发明涉及絮状污泥观测技术领域，尤其是涉及一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置及方法。

背景技术

活性污泥法是目前应用最广泛的废水生物处理方法。如果在活性污泥系统中实现污泥的自凝聚乃至颗粒化，会使反应器中截留大量沉降性能良好的颗粒污泥，而且可以提高出水水质，降低污泥沉淀系统要求，并减少剩余污泥的排放。因此，如何在废水生物处理反应器中快速、稳定、有效地培养出活性高和沉降性能好的好氧颗粒污泥，并在处理实际废水中发挥巨大的作用，成为国内外废水生物处理领域的研究热点之一。

目前国内外学者已经掌握影响颗粒污泥形成的主要因素，多数学者在颗粒污泥培养初期都发现了粒径增长的停滞期，此阶段污泥平均粒径未有明显变化，但完成了从絮体到颗粒的转化。此阶段不仅关系到颗粒化的速度，而且对于颗粒培养的成功与否起到了关键作用。但是，目前对这一阶段知之甚少，已有研究也大多是从宏观角度，虽然有少量的从微观角度进行了解，但是由于传统观测手段都是先从反应器中取样后经过适当处理再进行微观观察，这一过程相当于将絮体脱离原本生存环境，观察到的是取样时那一刻的絮体状态，并且下次观察仍需重新取样，这样无论在何种显微镜下观测都会失去原位性、实时性、动态性和样品统一性。

综上所述，由于我国在污泥絮体初始化阶段缺乏能够同时具备原位、实时、动态等特性的观测手段，难以充分了解颗粒污泥初始触发的驱动力，难以识别絮体污泥颗粒化的触发点以及絮体到颗粒的转折点，从而研究者仍只能凭经验确定颗粒污泥培养的操作要素，无法为快速培养颗粒提供具体的最优选择方案。

发明内容

本发明提出的一种针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置是基于微流控芯片原位成像技术的观测装置，包括营养基质装置、第一给料机构、蠕动管、第二给料机构、原液储放容器、进样管、微流控芯片、观测件、上位计算机、出液管、收集装置，其中：

微流控芯片具有第一入口、第二入口和出口，营养基质装置用于储放营养基质，营养基质装置通过蠕动管与微流控芯片的第一入口连通，第一给料机构用于将营养基质装置中的营养基质传送至微流控芯片的第一入口；

原液储放容器用于储放污泥絮体样本，原液储放容器通过进样管与第二入口连通，第二给料机构用于将污泥絮体样本从原液储放容器中传送至微流控芯片的第二入口；

出液管与微流控芯片的出口连接，另一端连入收集装置；

观测件用于对微流控芯片内物质进行观测，上位计算机与观测件通过数据传输线连接。

所述的营养基质装置是装有絮体生长所需营养液的容器和曝气泵组成，营养物质依据需求进行配置并按需求进行曝气；

所述的第一给料机构是蠕动泵，用于将营养基质匀速输送到芯片中。进基质的速度由蠕动泵转速决定，蠕动泵转速可调且由蠕动泵上的液晶显示屏实时显示，保证进水速度的稳定性；

所述的原液储放容器是注射器，第二给料机构为微型注射泵，使得污泥絮体可以以微流的状态进入微流控芯片，从而被芯片内部结构所捕获；