1.生物膜光生物反應器在線測量方法，其特征在于，該在線測量方法中采用了一種在線測量系統，該在線測量系統包括生物膜光生物反應器系統，生物量濃度、生物膜厚度傳感系統，FBG溫度傳感系統，氫濃度和PH傳感系統；所述生物膜光生物反應器系統包括光生物反應器、反應器光源（7）、蠕動泵Ⅰ（4）、恒溫水浴Ⅰ（1）、培養基儲液瓶（3）、氣體收集瓶（13）、氣液分離瓶（10）和反應器內液相pH調節旁路；所述光生物反應器包括受光板（5）、空芯光纖（6）、折流板（40）、反應器固定板（42）、反應器箱體（41）和反應器搖擺支架（9）；所述反應器箱體（41）為圓柱形并由透明的有機玻璃制成，所述反應器箱體（41）的一端固定在受光板（5）上并與反應器光源（7）對應，所述反應器箱體（41）的另一端固定在折流板（40）的一側上，所述反應器固定板（42）設置在折流板（40）的外側，在折流板（40）的另一側與反應器固定板（42）之間設置培養基儲存腔（43），所述折流板（40）上設有多個通孔，所述培養基儲存腔（43）通過通孔與反應器箱體（41）內相通，在反應器固定板（42）上設有培養基入液口（44）和多個傳感器安裝口Ⅰ（45），所述培養基入液口（44）與培養基儲存腔（43）內連通，所述受光板（5）上設有與反應器箱體（41）內相通的出液口（46）；所述反應器搖擺支架（9）設置在反應器箱體（41）的下方，反應器搖擺支架（9）和反應器箱體（41）之間設置彈簧（57），所述反應器箱體（41）內均布設置多根沿反應器箱體（41）的軸向設置的空芯光纖（6）；所述反應器箱體（41）上設置傳感器安裝口Ⅱ（47）和均布設置數個PH調節通道（48）；所述培養基儲液瓶（3）設置在恒溫水浴Ⅰ（1）中，所述蠕動泵Ⅰ（4）的進口通過管路與培養基儲液瓶（3）內連通，所述蠕動泵Ⅰ（4）的出口通過管路與培養基入液口（44）連通；所述反應器內液相pH調節旁路包括恒溫水浴Ⅱ（49）、氫氧化鈉儲液瓶（50）、蠕動泵Ⅱ（51）和分流器（16），所述氫氧化鈉儲液瓶（50）設置在恒溫水浴Ⅱ（49）中，所述蠕動泵Ⅱ（51）的進口通過管路與氫氧化鈉儲液瓶（50）內連通，所述蠕動泵Ⅱ（51）的出口通過管路與分流器（16）的進口連接，所述分流器（16）的出口分別通過管路與數個PH調節通道（48）一一對應連通；所述出液口（46）通過管路與氣液分離瓶（10）的進口連通，所述氣液分離瓶（10）的出口通過管路分別與氣體收集瓶（13）連接和培養基儲液瓶（3）連接，在靠近氣體收集瓶（13）的管路上設置開關閥Ⅰ（12），在靠近培養基儲液瓶（3）的管路上設置開關閥Ⅱ（11）；所述生物量濃度、生物膜厚度傳感系統包括光纖光源（25）、濾光片（26）、多模光纖（27）、光分路器（28）、光耦合器（29）、生物量濃度傳感探頭（30）、生物膜厚度傳感器（34）、光纖光譜儀（31）、計算機Ⅱ（24-2）和光功率計（35）；所述生物量濃度傳感探頭（30）采用反射式光纖傳感探頭，所述反射式光纖傳感探頭安裝在傳感器安裝口Ⅱ（47）內；所述光纖光源（25）發出的光經過濾光片（26）進入多模光纖（27），多模光纖（27）與光分路器（28）連接，所述光分路器（28）輸出的一路光線通過多模光纖與光耦合器（29）連接，所述光耦合器（29）的出光口通過多模光纖與反射式光纖傳感探頭連接，所述光耦合器（29）的反射光出口通過多模光纖與光纖光譜儀（31）相連，光纖光譜儀（31）與計算機Ⅱ（24-2）相連；所述生物膜厚度傳感器（34）包括倏逝波傳感臂（52）和參考臂（53），所述倏逝波傳感臂（52）由多模石英光纖在其一側腐蝕一段凹槽制成，所述參考臂（53）由多模石英光纖在其一側腐蝕一段凹槽并在凹槽內設置聚四氟乙烯濾膜制成；所述倏逝波傳感臂（52）為多根并設置在反應器箱體（41）內，所述參考臂（53）設置在反應器箱體（41）內，倏逝波傳感臂（52）和參考臂（53）的一端伸出受光板（5），倏逝波傳感臂（52）和參考臂（53）的另一端穿過折流板（40）和培養基儲存腔（43）并伸出反應器固定板（42）；所述倏逝波傳感臂（52)的兩端分別連接光纖連接器ⅠA（32-1）和光纖連接器ⅠB（32-2），參考臂（53）的兩端分別與光纖連接器ⅠA（32-1）和光纖連接器ⅠB（32-2）相連；所述光分路器（28）輸出的另一路光線依次通過多模光纖、光纖連接器ⅡB（54-2）和光纖耦合器B（33-2）與靠近反應器固定板（42）的光纖連接器ⅠB（32-2）連接；靠近受光板（5）的光纖連接器ⅠA（32-1）依次通過光纖耦合器A（33-1）、光纖連接器ⅡA（54-1）和多模光纖與光功率計（35）連接，所述光功率計（35）與計算機Ⅱ（24-2）連接；所述FBG溫度傳感系統包括FBG光源（36）、單模光纖Ⅰ（55）、光纖隔離器A（56-1）、光纖隔離器B（56-2）、3dB耦合器（37）、溫度傳感器單元（38）和光纖光柵解調儀（39）；所述溫度傳感器單元（38）采用光纖Bragg光柵，所述單模光纖Ⅰ（55）沿反應器箱體（41）的軸向設置，其一端伸出穿過折流板（40）和培養基儲存腔（43）并伸出反應器固定板（42）與3dB耦合器（37）連接，在單模光纖Ⅰ（55）上均布設有多個光纖Bragg光柵，所述FBG光源（36）的出光口通過光纖隔離器A（56-1）和單模光纖Ⅱ與3dB耦合器（37）的入光口連接，所述3dB耦合器（37）的反射光出口通過單模光纖Ⅱ和光纖隔離器B（56-2）與光纖光柵解調儀（39）連接，光纖光柵解調儀（39）與計算機Ⅱ（24-2）連接；所述氫濃度和PH傳感系統包括H2電極（18）、pH參考電極（19）、pH電極（20）、氫電極信號轉換器（21）、pH電極信號轉換器（22）、皮安表主機（23）和計算機Ⅰ（24-1）；所述H2電極（18）、pH參考電極（19）和pH電極（20）均插入氣液分離瓶（10）內，H2電極（18）的位置高于pH參考電極（19）和pH電極（20）的位置，所述H2電極（18）與氫電極信號轉換器（21）連接，所述pH參考電極（19）和pH電極（20）與pH電極信號轉換器（22）連接，所述氫電極信號轉換器（21）和pH電極信號轉換器（22）與計算機Ⅰ（24-1）連接；該在線測量方法包括如下步驟：1）首先向培養基儲液瓶（3）內注入接種好的光合細菌菌懸液，向氫氧化鈉儲液瓶（50）內注入氫氧化鈉溶液，關閉開關閥Ⅰ（12），開啟開關閥Ⅱ（11）；然后開啟蠕動泵Ⅰ（4），通過蠕動泵Ⅰ（4）向培養基儲存腔（43）內通入光合細菌菌懸液，培養基儲存腔（43）內的光合細菌菌懸液通過折流板（40）上的通孔流向反應器箱體（41）內，反應器箱體（41）內光合細菌菌懸液再通過出液口（46）和氣液分離瓶（10）流回培養基儲液瓶（3），使系統處于第一個階段；第一個階段是將接種好的光合細菌菌懸液采用閉式循環的方式通入反應器，光合細菌菌懸液的流速控制在60～120?mL/h，反應器箱體（41）內的液相溫度為30?℃，接種前培養基的碳源濃度為9～15?g/L?mM；通過蠕動泵Ⅱ（51）向反應器箱體（41）內均勻的注入氫氧化鈉溶液，通過pH參考電極（19）和pH電極（20）檢測pH值，使反應器箱體（41）內的光合細菌菌懸液的pH值為7.0，待光合細菌菌懸液充滿反應器箱體（41）后繼續運行6～10?h，然后靜置24～36?h；2）向培養基儲液瓶（3）內注入培養基，關閉開關閥Ⅱ（11），開啟開關閥Ⅰ（12），使系統運行第二個階段；第二個階段是采用連續流動培養的方式，向反應器箱體（41）內連續地通入pH為7.0新鮮培養基，培養基流速維持在60～120?mL/h，流入反應器箱體（41）內的培養基溫度維持在30?℃；培養基的廢液通過氣體收集瓶（13）后直接排出反應器系統。
展開
