CN104877901A - 一种研究反硝化菌群生态的试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：包括从高至低依次设置的储液罐(1)、样罐(6)、过流槽(9)；所述储液罐通过输液管(2)与样罐(6)连通，样罐(6)内设有加热装置、温度计(5)、水位控制器(3)，所述水位控制器(3)控制输液管(2)的流量，从而维持样罐(6)内一定的液位高度；所述样罐(6)通过导液管(7)与过流槽(9)连通，所述过流槽(9)入液端高度高于或等于出液端高度；从入液端至出液端水温递减，直至与环境温度相同；从入液端至出液端营养盐的浓度也递减；过流槽(9)内设有石英砂填料(10)，将过流槽(9)竖直方向分为高氧层，低氧层和无氧层；过流槽(9)出液端设有出水管(13)。

Description

一种研究反硝化菌群生态的试验系统

技术领域

本发明涉及一种研究反硝化菌生态的试验系统，属于环境科学技术领域。

背景技术

氮是地球生命赖以生存的重要的元素之一，氮循环是重要的物质循环过程，由于氮素化合价的多样性，氮循环由固氮、氨化、硝化、反硝化、厌氧氨氧化等过程组成，使得氮循环成为自然界最复杂的生态循环过程，而这些过程几乎都是通过微生物实现的。随着人类的活动的增加，大量的含氮物质被排放进自然系统中，极大地扰乱了自然氮循环平衡，反硝化研究经成为热点研究领域。到目前为止，已经发现的生物脱氮过程主要包括反硝化、厌氧氨氧化和反硝化型甲烷厌氧化。除少部分反硝化细菌可以在有氧环境中进行反硝化外，几乎所有的反硝化过程都是在低氧或者无氧环境下进行的。

由于反硝化要求的特殊性，开展反硝化菌群生态研究存在着许多难题，制约了研究的进展。目前国内外相关研究主要在实验室内，主要采取三角瓶培养富集或类似生物反应器的装置进行富集研究，利用以上装置开展研究，虽然可以富集到一定丰度的相应菌群，但无法分析理化因子变化状态下硝化菌群的组成变化特征以及其他菌群的影响作用等。

发明内容

本发明的目的是：提供一种针对反硝化菌群研究的实验系统，实现在一个系统中分析不同理化因子变化影响下的菌群特征，解决了其他实验系统只能开展固定影响因子研究的缺点，有利于更加全面准确的研究反硝化菌群生态特征；同时获得有氧、低氧、无氧等多种环境下的反硝化菌生态研究的试验条件。

本发明采取以下技术方案：

一种研究反硝化菌生态的试验系统，包括从高至低依次设置的储液罐1、样罐6、过流槽9；所述储液罐通过输液管2与样罐6连通，样罐6内设有加热装置、温度计5、水位控制器3，所述水位控制器3控制输液管2的流量，从而维持样罐6内一定的液位高度；所述样罐6通过导液管7与过流槽9连通，所述过流槽9入液端高度高于或等于出液端高度；从入液端至出液端水温递减，直至与环境温度相同；从入液端至出液端营养盐的浓度也递减；过流槽9内设有石英砂填料10，将过流槽9竖直方向分为高氧层，低氧层和无氧层；过流槽9出液端设有出水管13。

本实验系统工作时，储液罐内的水自上而下流入样罐内，样罐内的水再自上而下流入过流槽内，样罐内的温度计和加热装置控制样罐内的水温，液位传感器可以通过控制输液管的流量达到控制样罐内恒定液位的目的，从而确保从样罐入过流槽的水的水压恒定；水流沿着过流槽流动时，水温、营养盐等会逐渐降低，由于过流槽具有足够的长度，水温最终会降至与环境温度相同，，随着水流的流动，水体中的营养盐也会被过流槽中滤料中的菌群逐步降解过流槽内的营养盐浓度也在逐渐降低；竖直方向上由于石英砂填料的存在，将过流槽竖直方向分为富氧层，低氧层和无氧层。因此，试验人员可以通过选取过流槽内不同深度的样液能获取不同含氧条件的试验样本；通过取样过流槽内不同横向位置的样液可以获取不同温度及不同营养盐浓度的试验样本，从而实现在一个系统中分析不同影响因素尺度下的菌群特征，解决了其他实验系统固定尺度的研究缺点，有利于更加全面准确的研究反硝化菌群。

进一步的，所述加热装置是加热棒4。

进一步的，所述过流槽9的两端设有高度可调节的可调支架11，通过可调支架调11调整过流槽9倾斜度。

进一步的，所述过流槽两端分别安装上椅水隔板8、底出水隔板12。

进一步的，所述储液罐1、样罐6均为塑料罐。

进一步的，过流槽9为PE材料U型槽，长1.5m、高0.25m，内装0.2m深石英砂10，石英砂粒径为2～4mm。

进一步的，储液罐1和样罐6安装在不同高度的立架14上。

本发明的有益效果在于：

1)水压传感器维持进入过流槽的水压恒定，测试调节更稳定。

2)实现在一个系统中分析水温，含氧量、营养盐浓度等不同影响因素自由变化状态下的菌群特征，解决了其他实验系统固定尺度的研究缺点。

3)有利于更加全面准确的研究反硝化菌群生态特征。

4)设计巧妙，试验效果良好。

附图说明

图1是本发明研究反硝化菌生态的试验系统的示意图。

图中，1.输液管，2.输液管，3.水温控制器，4.加热棒，5.温度计，6.样罐，7.导液管，8.上溢水隔板，9.过流槽，10.石英砂填料，11.可调支架，12.底出水隔板，13.储水管，14.立架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种用于研究反硝化菌群生态的实验系统，系统由储液罐1、样罐6、过流槽9组成，储液罐1为30-50L塑料罐，底部安装输液管2；样罐6为25l塑料罐，安装水位控制器3、加热棒4和温度计5，过流槽9为PE材料U型槽，长1.5m，高0.25m，内装0.2m深石英砂10，石英砂粒径为2～4mm；过流槽两端分别安装椅水隔板8、12，其中进水端为上溢水隔板8，出水端为底出水隔板12；过流槽9出水端安装出水管13；过流槽9安装在可调支架11上，通过可调支架调11整过流槽9倾斜度，储液罐1和样罐6安装在不同高度的立架14上。过流槽9从入液端至出液端水温递减，直至与环境温度相同；从入液端至出液端营养盐的浓度也递减；过流槽9内设有石英砂填料10，将过流槽9竖直方向分为富氧层，低氧层和无氧层；过流槽9出液端设有出水管13。

本用于研究反硝化菌群生态的实验系统工作时，储液罐1内的水自上而下流入样罐6内，样罐6内的水再自上而下流入过流槽9内，样罐6内的温度计和加热棒4控制样罐6内的水温，液位传感器3可以通过控制输液管2的流量达到控制样罐6内恒定液位的目的，从而确保从样罐6入过流槽9的水的水压恒定；水流沿着过流槽9流动时，水温会逐渐降低，由于过流槽9具有足够的长度，水温最终会降至与环境温度相同；随着水流的流动，过流槽9内的营养盐浓度也在逐渐降低；竖直方向上由于石英砂填料10的存在，将过流槽9竖直方向分为富氧层，低氧层和无氧层。因此，试验人员可以通过选取过流槽9内不同深度的样液能获取不同含氧条件的试验样本；通过取样过流槽9内不同横向位置的样液可以获取不同温度及不同营养盐浓度的试验样本，从而实现在一个系统中分析不同影响因素尺度下的菌群特征，解决了其他实验系统固定尺度的研究的缺点，有利于更加全面准确的研究反硝化菌群生态特征。

Claims (7)

1.一种研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：

包括从高至低依次设置的储液罐(1)、样罐(6)、过流槽(9)；

所述储液罐通过输液管(2)与样罐(6)连通，样罐(6)内设有加热装置、温度计(5)、水位控制器(3)，所述水位控制器(3)控制输液管(2)的流量，从而维持样罐(6)内一定的液位高度；

所述样罐(6)通过导液管(7)与过流槽(9)连通，所述过流槽(9)入液端高度高于或等于出液端高度；从入液端至出液端水温递减，直至与环境温度相同；从入液端至出液端营养盐的浓度也递减；

过流槽(9)内设有石英砂填料(10)，将过流槽(9)竖直方向分为高氧层，低氧层和无氧层；过流槽(9)出液端设有出水管(13)。

2.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：所述加热装置是加热棒(4)。

3.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：所述过流槽(9)的两端设有高度可调节的可调支架(11)，通过可调支架调(11)调整过流槽(9)倾斜度。

4.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：所述过流槽两端分别安装上椅水隔板(8)、底出水隔板(12)。

5.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：所述储液罐(1)、样罐(6)均为塑料罐。

6.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：过流槽(9)为PE材料U型槽，长1.5m、高0.25m，内装0.2m深石英砂(10)，石英砂粒径为2～4mm。

7.如权利要求1所述的研究反硝化菌生态的试验系统，其特征在于：储液罐(1)和样罐(6)安装在不同高度的立架(14)上。