[發(fā)明專利]一種評價生物濾池反沖洗效果的方法

有效

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113462747B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 柏耀輝;林慧;周潔;王東麟;曲久輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: C12Q1/6806
• 分類號: C12Q1/6806;C12Q1/689;C12Q1/6895;C12Q1/6869
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 郭曉迪

本發(fā)明提供一種評價生物濾池反沖洗效果的方法，涉及飲用水處理領域。該方法包括：分別采集生物濾池反沖洗前以及反沖洗后不同恢復時間的濾料樣品；提取濾料樣品中微生物的DNA并進行基因測序，獲得基因測序數(shù)據(jù)；對基因測序數(shù)據(jù)進行處理，計算每個濾料樣品中微生物的物種豐度，獲得物種豐度數(shù)據(jù)集；以物種豐度數(shù)據(jù)集作為響應變量，以是否進行反沖洗處理作為解釋變量，以反沖洗后的恢復時間作為協(xié)變量，建立主響應曲線PRC模型，提取反沖洗后不同恢復時間的典范系數(shù)，作為評價生物濾池反沖洗效果的指標。典范系數(shù)能對微生物群落結(jié)構(gòu)的恢復程度進行定量評價，用來在微生物層面上表征反沖洗的效果，具有操作方便快捷、準確度高的優(yōu)點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及飲用水處理技術(shù)領域，具體涉及一種評價生物濾池反沖洗效果的方法。

背景技術(shù)

飲用水生物濾池廣泛用于去除各類有機物、無機物和顆粒物，但隨著生物濾池運行時間的延長，濾層中生物量和非生物顆粒量不斷積累，顯著增加了生物濾池的水頭損失，從而導致濾床堵塞，影響生物濾池的過濾性能。此外，濾料層定植的穩(wěn)定且富有活性的生物膜薄層更是維持其良好過濾性能的關鍵，當生物膜過厚時，營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣向生物膜的擴散將受到限制。因此，飲用水處理廠的生物濾池需要定期進行反沖洗。一方面反沖洗水和氣的沖刷可以利用空氣的攪動作用加大濾層的膨脹體積，剝離濾料表面截留的污染物等非生物顆粒，另一方面通過反沖洗適當控制和維持濾層上附著生物膜的生物量，以確保土著微生物群落對污染物的吸附或生物轉(zhuǎn)化能力。

已有研究表明，生物濾池中的生物膜未受到任何干擾時，可以最大程度的發(fā)揮生物降解功能，保持高效的過濾性能，因此，反沖洗后濾層生物膜微生物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，嚴重影響了生物濾池的出水水質(zhì)和產(chǎn)水量。但隨著停留時間的延長，濾層中土著微生物的群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出恢復的趨勢，當濾層生物膜群落結(jié)構(gòu)基本恢復至反沖洗前的水平時，可以開始下個過濾周期，使得生物濾池仍具有較好的過濾性能。反沖洗對于維持生物濾池的功能至關重要，其反沖強度和頻率更是對土著微生物群落造成直接干擾，因此對生物濾池反沖洗效果的評價以及對濾層生物膜恢復時間的評估顯得尤為重要。

目前飲用水生物濾池性能評價大多是基于生物濾池中生物量、生物活性、有機物去除率等進行評價。例如，中國非專利文獻“溫度和反沖洗對飲用水生物濾池影響的研究”采用SOUR法來表征生物膜的活性，采用脂磷法測定生物量，基于反沖洗前后總生物量的損失情況以及總生物活性來評價反沖洗后的濾池性能，此外，還研究了反沖洗對有機物、氨氮和NO₂^--N去除率的影響。又如，中國非專利文獻“反沖洗對曝氣生物濾池運行效能和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響”通過監(jiān)測反沖洗周期的各個階段濾池對主要污染物的去除情況，以及分析反沖洗對微生物群落結(jié)構(gòu)、菌群密度的影響來對反沖洗效果進行評價。然而，針對微生物群落結(jié)構(gòu)的變化無法采用定量的指標進行表征，不能直觀地反映反沖洗的效果，生物量、生物活性、有機物去除率等指標雖然可以進行量化，但是普遍具有檢測過程復雜、精度不高、誤差較大的問題。因此，研究一種能夠?qū)ι餅V池反沖洗效果進行量化，且操作方便快捷、準確度高的方法成為本領域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中評價生物濾池反沖洗效果的方法檢測過程復雜、精度不高、誤差較大的缺陷，從而提供一種基于主響應曲線PRC模型來評價生物濾池反沖洗效果的方法。

本發(fā)明提供一種評價生物濾池反沖洗效果的方法，包括如下步驟：

(1)分別采集生物濾池反沖洗前以及反沖洗后不同恢復時間的濾料樣品；

(2)提取步驟(1)采集的濾料樣品中微生物的DNA并進行基因測序，獲得基因測序數(shù)據(jù)；

(3)對步驟(2)獲得的基因測序數(shù)據(jù)進行處理，計算每個濾料樣品中微生物的物種豐度，獲得物種豐度數(shù)據(jù)集；