[發明專利]一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110459661.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113484496A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 蘇饋足;劉紅生;胡真虎;王偉;袁守軍;汪炎;周偉;梅紅;錢軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;東華工程科技股份有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;B01L3/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置及方法，包括營養基質裝置、第一給料機構、蠕動管、第二給料機構、原液儲放容器、進樣管、微流控芯片、觀測件、上位計算機、出液管、收集裝置。本發明在監測中，通過微流控芯片特殊的通道結構捕獲污泥絮體，設定不同的進水模式和組分、接種污泥、剪切力等關鍵外因條件，再由監測系統原位、實時、動態的將被捕獲污泥絮體的生長情況反映在計算機顯示器上，研究各因素對絮凝體相互接觸、凝聚和壓實三階段的作用機制，并通過外源添加EPS、信號分子和晶核，結合不同階段絮凝體的原位熒光染色和對不同絮凝體的熒光微珠標記，由此研究對顆?；跏加|發起驅動作用的關鍵因素。

技術領域

本發明涉及絮狀污泥觀測技術領域，尤其是涉及一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置及方法。

背景技術

活性污泥法是目前應用最廣泛的廢水生物處理方法。如果在活性污泥系統中實現污泥的自凝聚乃至顆?；?，會使反應器中截留大量沉降性能良好的顆粒污泥，而且可以提高出水水質，降低污泥沉淀系統要求，并減少剩余污泥的排放。因此，如何在廢水生物處理反應器中快速、穩定、有效地培養出活性高和沉降性能好的好氧顆粒污泥，并在處理實際廢水中發揮巨大的作用，成為國內外廢水生物處理領域的研究熱點之一。

目前國內外學者已經掌握影響顆粒污泥形成的主要因素，多數學者在顆粒污泥培養初期都發現了粒徑增長的停滯期，此階段污泥平均粒徑未有明顯變化，但完成了從絮體到顆粒的轉化。此階段不僅關系到顆?；乃俣?，而且對于顆粒培養的成功與否起到了關鍵作用。但是，目前對這一階段知之甚少，已有研究也大多是從宏觀角度，雖然有少量的從微觀角度進行了解，但是由于傳統觀測手段都是先從反應器中取樣后經過適當處理再進行微觀觀察，這一過程相當于將絮體脫離原本生存環境，觀察到的是取樣時那一刻的絮體狀態，并且下次觀察仍需重新取樣，這樣無論在何種顯微鏡下觀測都會失去原位性、實時性、動態性和樣品統一性。

綜上所述，由于我國在污泥絮體初始化階段缺乏能夠同時具備原位、實時、動態等特性的觀測手段，難以充分了解顆粒污泥初始觸發的驅動力，難以識別絮體污泥顆粒化的觸發點以及絮體到顆粒的轉折點，從而研究者仍只能憑經驗確定顆粒污泥培養的操作要素，無法為快速培養顆粒提供具體的最優選擇方案。

發明內容

本發明提出的一種針對背景技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置是基于微流控芯片原位成像技術的觀測裝置，包括營養基質裝置、第一給料機構、蠕動管、第二給料機構、原液儲放容器、進樣管、微流控芯片、觀測件、上位計算機、出液管、收集裝置，其中：

微流控芯片具有第一入口、第二入口和出口，營養基質裝置用于儲放營養基質，營養基質裝置通過蠕動管與微流控芯片的第一入口連通，第一給料機構用于將營養基質裝置中的營養基質傳送至微流控芯片的第一入口；

原液儲放容器用于儲放污泥絮體樣本，原液儲放容器通過進樣管與第二入口連通，第二給料機構用于將污泥絮體樣本從原液儲放容器中傳送至微流控芯片的第二入口；

出液管與微流控芯片的出口連接，另一端連入收集裝置；

觀測件用于對微流控芯片內物質進行觀測，上位計算機與觀測件通過數據傳輸線連接。

所述的營養基質裝置是裝有絮體生長所需營養液的容器和曝氣泵組成，營養物質依據需求進行配置并按需求進行曝氣；

所述的第一給料機構是蠕動泵，用于將營養基質勻速輸送到芯片中。進基質的速度由蠕動泵轉速決定，蠕動泵轉速可調且由蠕動泵上的液晶顯示屏實時顯示，保證進水速度的穩定性；

所述的原液儲放容器是注射器，第二給料機構為微型注射泵，使得污泥絮體可以以微流的狀態進入微流控芯片，從而被芯片內部結構所捕獲；