水去除氨氮及COD效果进行比对， 较传统方法，为进一步明确生物膜原位结构及微生物学特征与污水处理效果的相关关系， 为生物膜污水处理装置设计及运行管理提供可靠的微生物学理论依据。
[0023] (3)本发明提供的脉冲电源驱动同步电机带动生物膜载体盘片定轴转动，与传统 的电机与齿轮箱的组合控制系统相比，该脉冲电源与同步电机组合可实现定轴转动速度实 时连续微调，实时小幅变化转轴转速为维持生物膜结构维持完整、生物膜表面剪切力量化 模拟提供必要保障，另外，与电机与齿轮箱传统组合方式相比，采用脉冲电源与同步电机的 组合方式驱动转轴的方式，无需中多个不同半径的齿轮调速的形式，不仅节约装置经济成 本，也可大幅减少装置占地面积。
【附图说明】
[0024] 图1为生物膜污水处理装置的整体结构示意图；
[0025] 图2是生物膜污水处理装置中凹形水槽的侧视结构示意图；
[0026] 图3是生物膜污水处理装置中凹形水槽的主视结构示意图；
[0027] 图4是图3中A-A截面及B-B截面图，其中a)为A-A截面，b)为B-B截面；
[0028] 图5是生物膜载体盘片的结构示意图，其中a)为正视图，b)为a)中C-C截面图 及其放大图。
[0029] 其中：1-凹形水槽；2-生物膜载体盘片；3-转轴；4-氨氮在线测试装置；5-C0D在 线测试装置；6-进水孔；7-出水孔；8-污水排空口；9-集水池；10-进水管路；11-进水栗； 12-出水栗；13-出水管路；14-轴承；15-矩形凹槽；16-生物膜试条；17-脉冲电源；18-同 步电机；19-计算机；20-存池。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 参照图1-5,本发明的生物膜污水处理装置，包括凹形水槽1、进水系统、出水收集 系统和计算机19 ;
[0032] 所述的凹形水槽1由横置的半圆筒及分别固定于半圆筒两端的矩形板组成，矩形 板上边缘与半圆筒的开口位于同一平面，矩形板的高大于半圆筒的半径，在半圆筒的轴线 位置设有转轴3,转轴3的两端分别通过轴承14与两块矩形板连接，转轴3的一端与固定于 该端矩形板上的同步电机18的输出轴相连，同步电机18由脉冲电源17驱动，在转轴3上 同轴线地固定有若干圆形的生物膜载体盘片2,生物膜载体盘片2的正反盘面上沿径向随 机地开有3-5条矩形凹槽15,在矩形凹槽15内无缝嵌有与生物膜载体盘片相同材质的生物 膜试条16,生物膜试条16外表面与生物膜载体盘片2的盘面处于同一平面；
[0033] 在凹形水槽1的两块矩形板中一块上开有进水孔6,另一块上开有出水孔7,凹形 水槽1底部开有污水排空口 8 ;
[0034] 所述的进水系统包括进水管路10、进水栗11和用于盛放待处理污水的集水池9， 所述的出水收集系统包括出水栗12、出水管路13和用于盛放处理后污水的贮存池20 ;进水 栗11的进水口通过进水管路10连接集水池9,进水栗11的出水口连接凹形水槽1的进水 孔6,凹形水槽1的出水孔7与出水栗12的进水口连接，出水栗12的出水口通过出水管路 13连接贮存池20,在集水池9与贮存池20中均设有氨氮在线测试装置4和COD在线测试 装置5,氨氮在线测试装置4和COD在线测试装置5分别与计算机19连接。
[0035] 实施例1 :
[0036] 水力停留时间对生物膜污水处理装置处理效果的微观机理研究
[0037] 采用3套生物膜污水处理装置进行平行测试，每套生物膜污水处理装置采用6个 生物膜载体盘片，盘片为直径25cm、厚度0.6cm的圆片，盘间距为3cm，每只盘片上随机设置 8个生物膜试条，进水孔和出水孔的高度控制凹形水槽有进出水时，盘片在污水中浸没率为 40%〇
[0038] 圆形生物膜载体盘片是采用活性污泥接种法对其进行挂膜的，方法如下：将城市 污水处理厂剩余污泥做接种污泥与人工配制含40mg/L氨氮的模拟污水按照一定比例混合 贮存在集水池中，通过进水栗栗入凹形水槽中，栗流速I. 6L/h，同时利用脉冲电源驱动同步 电机，带动转轴及转轴上固定的生物膜载体盘片以4rpm的速度定轴转动，利用氨氮在线测 试系统以及COD浓度在线测试系统每24小时对盛放待处理污水的集水池和存放处理后污 水的贮存池中水体氨氮浓度和COD浓度进行测试，每次测试结束排空存放处理后污水的贮 存池水体，数据传至计算机记录分析，同时观察盘片上的挂膜情况，直至转盘表面出现一层 淡黄色薄膜，且出水中氨氮浓度和COD浓度每24小时变化在±5%范围内，生物膜载体盘片 挂膜成功，进行水力停留时间对生物膜污水处理装置处理效果及生物膜特征影响测试。
[0039] 采用同样的人工配制模拟污水，保持脉冲电源输出不变，使得转轴带动生物膜盘 片以4rpm匀速转动，改变进水栗的进水速度分别为2. 4L/h (对应水力停留时间为2h)，利用 在线测试系统，测试进水与出水氨氮和COD的浓度，每次完成COD及氨氮测试后，排空存放 处理后污水的贮存池。当水中氨氮浓度和COD浓度日变化在±5%范围内时，系统视为稳 定，计算氨氮与COD的去除率（式1)。
[0040] R(% ) = (Cin-Cout)/CinX 100% (1)
[0041 ] 其中，Cin为进水COD或氨氮浓度（mg/L)，C咖为出水COD或氨氮浓度（mg/L)，R为 去除率（％)。
[0042] 装置进水栗停止进水，生物膜载体盘片停止转动，拆卸生物膜载体盘片及其表面 的矩形凹槽内固定的4条生物膜试条，分别进行生物膜胞外多聚物内含的多糖、蛋白质荧 光染料染色-共聚焦显微镜观测、生物膜微生物黏附力原子力显微镜测试、生物膜氨氧化 菌与亚硝酸盐氮氧化菌及总细菌荧光原位杂交-共聚焦显微镜观察、生物膜内部氨氮、溶 解氧传质过程微电极测试。
[0043] 生物膜试条拆卸完成后，立即将生物膜载体盘片装回原来位置，重新开启进水栗、 出水栗及脉冲电源，改变进水流速为I. 2L/h(对应水力停留时间为4h)，利用在线测试系 统，测试进水与出水氨氮和COD的浓度，当水中氨氮浓度和COD浓度日变化在±5%范围内 时，系统视为稳定，计算氨氮与COD的去除率（式1)。装置进水栗停止进水，生物膜载体 盘片停止转动，拆卸生物膜载体盘片及其表面的矩形凹槽内固定的4条生物膜试条，分别 进行生物膜胞外多聚物内含的多糖、蛋白质荧光染料染色-共聚焦显微镜观测、生物膜微 生物黏附力原子力显微镜测试、生物膜氨氧化菌与亚硝酸盐氮氧化菌及总细菌荧光原位杂 交-共聚焦显微镜观察、生物膜内部氨氮、溶解氧传质过程微电极测试。
[0044] 生物膜试条拆卸完成后，立即将生物膜载体盘片装回原来位置，重新开启进水栗、 出水栗及脉冲电源，改变进水流速为0. 9L/h(对应水力停留时间为5h)，利用在线测试系 统，测试进水与出水氨氮和COD的浓度，当水中氨氮浓度和COD浓度日变化在±5%范围内 时，系统视为稳定，计算氨氮与COD的去除率（式1)。装置进水栗停止进水，生物膜载体盘片 停止转动，拆卸4条生物膜试条，进行生物膜原位测试，将不同进水流量（对应不同水力停 留时间）的荧光染料染色-共聚焦显微镜观测获得生物膜内部不同厚度处微生物胞外多聚 物空间分布影像照片，原子力显微镜获得生物膜力学特征数据，图像软件获得的氨氧化菌、 亚硝酸盐氮氧化菌丰度，微电极测试系统获得氨氮、溶解氧、硝酸盐氮的在生物膜内部传质 系数及传质动力学数学模型，进行相互对比印证，并将上述生物膜原位测试数据结果与不 同水力停留时间的去除氨氮及COD效果进行比对，明确生物膜结构及微生物学特征与不同 水力停留时间条件下以污染物去除率表示的污水处理效果的相关关系，揭示不同水力停留 时间对生物膜污水处理装置污水处理效果影响的微观机理，并获得最佳水力停留时间。
[0045] 实施例2 :
[0046] 水流剪切力对生物膜污水处理装置处