CN101962231B

CN101962231B - 用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置

Info

Publication number: CN101962231B
Application number: CN2010105118482A
Authority: CN
Inventors: 黄廷林; 魏巍; 王宝山
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN101962231A

Abstract

本发明公开了一种用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，包括不锈钢容器、紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统及浮力稳控系统；水源原水经所述紫外灭菌系统无菌化处理后进入不锈钢容器，同时向所述不锈钢容器投入适量菌液，在培养过程中无需外加碳源，充分利用水源水中原有的营养物作为培养细菌需要的营养物，通过启动菌剂循环培养系统来满足菌剂培养过程中所需的溶解氧浓度，菌剂循环培养系统同时具有搅拌功能，可加速生物菌剂的培养进程，启动菌剂投加系统向被治理水体投加生物菌剂，同时启动浮力稳控系统保证装置在水体中的稳定性。具有结构紧凑、使用灵活、便于移动，节省工程投资等优点。

Description

用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置

技术领域

本发明属环境治理的技术领域，涉及一种用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置。

背景技术

富营养化是我国许多湖泊、水库面临的水质问题，水库富营养化和藻类的大量繁殖导致水中有机物、色度大幅度提高，嗅味异常，不仅影响水体的各项功能和水质指标，而且还破坏水体的生态平衡。因此，各种水体修复技术应运而生。原位生物投菌技术具有无需外加碳源及专门的处理构筑物，投资省，运行费用低，且操作简便以及基本不产生副作用等优点，不失为一种经济、有效的生物脱氮技术。目前，原位生物投菌技术主要应用于景观水体及养殖业水体有机污染及富营养化的治理工作中。但是在微污染水体原位生物修复中存在有机营养贫乏的问题，一般微生物菌剂难以发挥作用，因而水质净化效果不理想。另外，关于微污染水体原位生物投菌技术的研究仍处于实验室研究阶段，在工程实际应用中缺乏专门的生物菌剂培养及投加装置，目前还没有检索到关于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置的报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，尤其适用于水源水库的水质原位修复。该装置具有生物菌剂培养及原位投加的双重功能，结构紧凑、操作简便，使用灵活，移动方便，且投资较小。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术方案予以实现：

一种用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，包括不锈钢容器、紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统及浮力稳控系统；

所述不锈钢容器置于微污染水体中并且和浮力稳控系统连接，不锈钢容器通过管路分别与紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统相连通。

所述不锈钢容器顶部设有检修孔、通气管和真空压力表，所述通气管下端设置通气管保护罩，所述通气管保护罩包括不锈钢底板和不锈钢侧板，其中，所述的不锈钢底板表面设置有通气孔，所述的不锈钢底板表面设置通气孔；

在不锈钢容器沿筒壁上缘外周设置密封内空腔，该密封内空腔与不锈钢容器外壁密封连接；密封内空腔下部设置固定栓，该固定栓为半圆形，与不锈钢容器外壁相连；

在不锈钢容器顶盖内侧对称设置有吊环；不锈钢容器上部设置有机玻璃罩体，所述有机玻璃罩体包括有机玻璃罩和罩体支撑，其中，有机玻璃罩为圆锥体结构，罩体支撑为圆柱结构，罩体支撑的上部设置散热孔；

所述紫外灭菌系统包括来自污染水体的进水管，进水管通过阀门和管路连接自吸泵、流量计、流量调节管、紫外灭菌器、布水干管和环状穿孔布水系统，其中，流量调节管连接至不锈钢容器外壁；

所述菌剂循环培养系统包括吸水穿孔管，吸水穿孔管通过阀门和管路连接自吸泵、流量计、取样管、并与布水干管、环状穿孔布水管系统连通；

所述菌剂投加系统包括吸水穿孔管、吸水穿孔管通过阀门和管路连接流量计和菌剂投加管，菌剂投加管通过阀门连接至不锈钢容器外壁；

所述浮力稳控系统包括通过管道和阀门连通的软性水袋，软性水袋通过管路和阀门连接至污染水体。

本发明的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，将原水灭菌、菌剂适应性培养和菌剂投加装置一体设置，具有结构紧凑、移动性强、成本低廉、使用方便，将生物菌剂直接投加到水源水体，对污染的水源进行原位生物修复，无需外加碳源，节省人力、节省工程投资等优点。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的装置管路系统示意图。

图2是本实施例中装置的不锈钢容器示意图，其中，图a是顶盖俯视图，图b是图a的A－A剖面示意图，图C是图a的B－B剖面示意图，图d是图a的C－C剖面示意图。

图3是本实施例中通气管保护罩及吸水穿孔管的示意图，其中，图a是通气管保护罩示意图，图b是吸水穿孔管示意图。

图4是本实施例中环状穿孔布水系统的示意图，其中，图a是布水管平面图，图b是布水管截面图。

图5是本实施例中软性水袋的示意图。

以下结合附图以及工作原理对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，由不锈钢容器、紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统及浮力稳控系统组成。水源原水经紫外灭菌系统无菌化处理后进入不锈钢容器，同时向不锈钢容器投入适量菌液，在培养过程中无需外加碳源，充分利用水源水中原有的营养物作为培养细菌需要的营养物，使微生物逐渐适应微污染水源水的贫营养环境，投加后可以和原水中的生物群落形成一个完整的生物净水体系，把水源水体中的氮、磷和有机污染物降到更低的水平。根据好氧或兼性好氧菌种的需要，启动菌剂循环培养系统来满足菌剂培养过程中所需的溶解氧浓度，菌剂循环培养系统同时具有搅拌功能，可加速生物菌剂的培养进程。启动菌剂投加系统向被治理水体投加生物菌剂，同时启动浮力稳控系统保证装置在水体中的稳定性，防止该装置在投菌过程中上浮倾斜。

如附图所示，本发明由不锈钢容器、紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统及浮力稳控系统组成，不锈钢容器置于微污染水体中并且和浮力稳控系统连接，不锈钢容器通过管路分别与紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统相连通。

不锈钢容器顶部设置检修孔48、通气管49和真空压力表50，所述通气管49下端设置通气管保护罩51，所述通气管保护罩51包括不锈钢底板51A和不锈钢侧板51B，所述不锈钢底板51A表面设置通气孔51a，所述不锈钢底板51B表面设置通气孔51b。

不锈钢容器沿筒壁上缘外周设置密封内空腔53，密封内空腔53与容器外壁密封连接。密封内空腔53下部设置固定栓54，所述固定栓54为半圆形，与不锈钢容器外壁相连。

不锈钢容器顶盖内侧对称设置吊环55。不锈钢容器上部设置有机玻璃罩体52，所述有机玻璃罩体52包括有机玻璃罩52A和罩体支撑52B，有机玻璃罩52A为圆锥体结构。罩体支撑52B为圆柱结构，上部设置散热孔52b。

紫外灭菌系统包括进水管43、阀门42、阀门41、管路30、阀门31、自吸泵32、阀门33、管路21、流量计20、管路（19、17、16、14）、阀门13、紫外灭菌器12、阀门11、管路（10、9、8、3）、布水干管2、环状穿孔布水系统1、阀门22和流量调节管23。

环状穿孔布水系统1为圆环结构，沿其径向从内到外设置三层环状穿孔布水管（1A、1B、1C），各层环状穿孔布水管之间通过布水干管2相连通，所述环状穿孔布水管1A沿管壁两侧交错设置布水孔1a，所述环状穿孔布水管1B沿管壁两侧交错设置布水孔1b，所述环状穿孔布水管1C沿管壁两侧交错设置布水孔1c。

布水孔（1a、1b、1c）直径为2mm，开口向上，开口方向与管道法平面的角度α为45°。

菌剂循环培养系统包括吸水穿孔管48、单向阀47、吸水管46、阀门45、管路（44、30）、阀门31、自吸泵32、阀门33、管路21、流量计20、管路19、取样管18、管路（17、16、15、7）、阀门6、管路3、布水干管2和环状穿孔布水系统1。

吸水穿孔管48为圆弧结构，与吸水管46相通，所述吸水穿孔管48沿管壁两侧交错设置吸水孔48a。

吸水孔48a开口向下，开口方向与管道法平面的角度β为45°。

菌剂投加系统包括吸水穿孔管48、单向阀47、吸水管46、阀门45、管路（44、30、40、39）、阀门38、直流泵37、阀门36、管路（35、34、21）、流量计20、管路（19、17、16、15、7）、菌剂投加管4和阀门5。

浮力稳控系统包括管道29、阀门28、管路（27、24）、软性水袋56、管路25、阀门26。

软性水袋56包括吊环56A、阀门56B和管路56C，所述吊环56A与所述不锈钢容器顶盖内侧吊环55相连接，所述管路56C与管路24以活接形式连接。

本发明的工作原理是：

首先，将用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置放置于微污染水体中，关闭阀门（28、45、36、38、5、6），开启紫外灭菌系统，紫外灭菌系统包括进水管43、阀门42、阀门41、管路30、阀门31、自吸泵32、阀门33、管路21、流量计20、管路（19、17、16、14）、阀门13、紫外灭菌器12、阀门11、管路（10、9、8、3）、布水干管2、环状穿孔布水系统1、阀门22和流量调节管23，环状穿孔布水系统1为圆环结构，沿其径向从内到外设置三层环状布水管（1A、1B、1C），各层环状布水管之间通过布水干管2相连通，环状穿孔布水管1A沿管壁两侧交错设置布水孔1a（50个），环状穿孔布水管1B沿管壁两侧交错设置布水孔1b（30个），环状穿孔布水管1C沿管壁两侧交错设置布水孔1c（20个），布水孔（1a、1b、1c）开口向上，开口方向与管道法平面的角度α为45°，在原水灭菌过程中多余水量可通过流量调节管23排到污染水体中，从而达到调节原水灭菌流量的目的。水源原水经紫外灭菌系统无菌化处理后进入不锈钢容器，同时向所述不锈钢容器投入适量菌液，充分利用灭菌水源水中原有的营养物作为培养细菌需要的营养物，使微生物逐渐适应微污染水源水的贫营养环境，菌剂培养时，关闭阀门（41、31、33、22、11、13），启动菌剂循环培养系统来满足菌剂培养过程中所需的溶解氧浓度，菌剂循环培养系统包括吸水穿孔管48、单向阀47、吸水管46、阀门45、管路（44、30）、阀门31、自吸泵32、阀门33、管路21、流量计20、管路19、取样管18、管路（17、16、15、7）、阀门6、管路3、布水干管2和环状穿孔布水系统1，菌剂循环培养系统同时具有搅拌功能，可加速生物菌剂的培养进程，吸水穿孔管48为圆弧结构，与吸水管46相通，吸水穿孔管48沿管壁两侧交错设置吸水孔48a，吸水孔48a开口向下，开口方向与管道法平面的角度β为45°，通过取样管18取样测定生物菌剂的各项理化指标（水温、DO、pH、ORP、OD₆₀₀、菌体干重、硝氮浓度、亚硝氮浓度等），进而考察生物菌剂的培养状况。投加菌剂时，关闭阀门（42、31、33、22、13、6、57），开启菌剂投加系统向被治理水体投加生物菌剂，菌剂投加系统包括吸水穿孔管48、单向阀47、吸水管46、阀门45、管路（44、30、40、39）、阀门38、直流泵37、阀门36、管路（35、34、21）、流量计20、管路（19、17、16、15、7）、菌剂投加管4和阀门5。菌剂投加过程时，不锈钢容器内液面逐渐降低，若不加控制，不锈钢容器将逐渐浮出水面。为保证装置在水体中的稳定性，防止该装置在投菌过程中上浮倾斜，这时需要同时开启浮力稳控系统，浮力稳控系统包括管道29、阀门28、管路（27、24）、软性水袋56、管路25、阀门26，随着菌剂不断投加到污染水体中，不锈钢容器内压力降低，在负压作用下原水通过管路（26、24）进入软性水袋56，软性水袋56包括吊环56A、阀门56B和管路56C，吊环56A与不锈钢容器顶盖内侧吊环55相连接，管路56C与管路24相连接。

为增加装置在水体中的稳定性，在不锈钢容器沿筒壁上缘外周设置密封内空腔53，密封内空腔53与容器外壁密封连接。原水灭菌及菌剂培养过程中，为防止整个装置随水流漂移，可使用绳索通过固定栓54将装置固定在靠近岸边的位置处，固定栓54为半圆形，与不锈钢容器外壁相连。

不锈钢容器上部设置的有机玻璃罩体52，具有防尘、防风、防雨的保护作用。可保证水泵在运行过程中及时将热量排出罩体，避免热量过度集中而影响设备的正常使用。

水源原水经所述紫外灭菌系统无菌化处理后进入不锈钢容器，同时向所述不锈钢容器投入适量菌液，在培养过程中无需外加碳源，充分利用水源水中原有的营养物作为培养细菌需要的营养物，通过启动菌剂循环培养系统来满足菌剂培养过程中所需的溶解氧浓度，菌剂循环培养系统同时具有搅拌功能，可加速生物菌剂的培养进程，启动菌剂投加系统向被治理水体投加生物菌剂，同时启动浮力稳控系统保证装置在水体中的稳定性，防止该装置在投菌过程中上浮倾斜。

Claims

1.一种用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，它包括不锈钢容器、紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统及浮力稳控系统；

所述不锈钢容器置于微污染水体中并且和浮力稳控系统连接，不锈钢容器通过管路分别与紫外灭菌系统、菌剂循环培养系统、菌剂投加系统相连通；

所述的不锈钢容器顶部设有检修孔、通气管（49）和真空压力表（50），所述通气管（49）下端设置通气管保护罩（51），所述通气管保护罩（51）包括不锈钢底板（51A）和不锈钢侧板（51B），其中，所述的不锈钢底板（51A）表面设置有通气孔（51a），所述的不锈钢侧板（51B）表面设置通气孔（51b）；

在不锈钢容器沿筒壁上缘外周设置密封内空腔（53），该密封内空腔（53）与不锈钢容器外壁密封连接；密封内空腔（53）下部设置固定栓（54），该固定栓（54）为半圆形，与不锈钢容器外壁相连；

在不锈钢容器顶盖内侧对称设置有第一吊环（55）；不锈钢容器上部设置有机玻璃罩体（52），所述有机玻璃罩体（52）包括有机玻璃罩（52A）和罩体支撑（52B），其中，有机玻璃罩（52A）为圆锥体结构，罩体支撑（52B）为圆柱结构，罩体支撑（52B）的上部设置散热孔（52b）；

所述紫外灭菌系统包括来自污染水体的进水管（43），进水管（43）通过阀门和管路连接自吸泵（32）、流量计（20）、流量调节管（23）、紫外灭菌器（12）、布水干管（2）和环状穿孔布水系统（1），其中，流量调节管（23）连接至不锈钢容器外壁；

所述菌剂循环培养系统包括吸水穿孔管（48），吸水穿孔管（48）通过阀门和管路连接自吸泵（32）、流量计（20）、取样管（18）、并与布水干管（2）、环状穿孔布水系统（1）连通；

所述菌剂投加系统包括吸水穿孔管（48）、吸水穿孔管（48）通过阀门和管路连接流量计（20）和菌剂投加管（4），菌剂投加管（4）通过阀门连接至不锈钢容器外壁；

所述浮力稳控系统包括通过管道和阀门连通的软性水袋（56），软性水袋（56）通过管路和阀门连接至污染水体。

2.如权利要求1所述的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，所述环状穿孔布水系统（1）为圆环结构，沿其径向从内到外设置第一层环状穿孔布水管（1A）、第二层环状穿孔布水管（1B）和第三层环状穿孔布水管（1C），各层环状布水管之间通过布水干管（2）相连通，所述第一层环状穿孔布水管（1A）沿管壁两侧交错设置布水孔（1a），所述第二层环状穿孔布水管（1B）管壁两侧交错设置布水孔（1b），第三层环状穿孔布水管（1C）沿管壁两侧交错设置布水孔（1c）。

3.如权利要求2所述的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，所述布水孔（1a、1b、1c）直径为2mm，开口向上，开口方向与管道法平面的角度α为45°。

4.如权利要求1所述的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，所述吸水穿孔管（48）为圆弧结构，吸水穿孔管（48）与吸水管（46）相通，所述吸水穿孔管（48）沿管壁两侧交错设置吸水孔（48a）。

5.如权利要求4所述的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，所述吸水孔（48a）直径为5mm，开口向下，开口方向与管道法平面的角度β为45°。

6.如权利要求1所述的用于微污染水体原位修复的生物菌剂培养及投加装置，其特征在于，所述软性水袋（56）包括第二吊环（56A）、阀门（56B）和管路（56C），所述第二吊环（56A）与所述不锈钢容器顶盖内侧第一吊环（55）相连接，所述管路（56C）与浮力稳控系统中的管路以活接形式连接。