CN106946340A - 微生物菌种培育装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微生物菌种培育装置及方法，所述微生物菌种培育装置包括：扩繁器，所述扩繁器包括容器、布水管和布气管；所述容器内具有营养颗粒和微生物，布水管和布气管设置在所述容器内的底部；进水管和出水管，所述进水管连接所述布水管，所述出水管的一端连通所述容器；增氧器，所述增氧器的输出口连通所述布气管；水环境参数检测仪，所述水环境参数检测仪设置在所述容器内；菌落活性检测仪，所述菌落活性检测仪设置在所述容器内；浮体，所述浮体和扩繁器连接在一起，并浮在外界污水上。本发明具有原位现场培养、成本低等优点。

Description

微生物菌种培育装置及方法

技术领域

本发明涉及水处理，特别涉及微生物菌种培育装置及方法。

背景技术

统计数据显示，目前全国地表水国控断面中，劣V类水质水体占9.2％，基本丧失水体使用功能；24.6％的重点湖泊呈富营养状态；流经城镇的河流沟渠频现黑臭现象等。微生物既是自然界的生产者，同时也是分解者，在物质循环中担当重要角色，而利用微生物治理污水的技术也已成为低污染水体治理中普遍采用的方法之一。但利用微生物处理低污染水体依然存在诸多不足，如：

1.运输影响，培育好的成品菌种在长距离运输过程中，菌种活性易受影响，而且运输成本也高；

2.投加影响，传统的菌种投加方式是人工将菌液抛洒入水体，菌种在水体中自然增殖扩散，从而逐步对水体污染进行降解，此方式人工成本高，且费时、费力；

3.环境影响，若直接投放的外来微生物菌种，存在要适应水体本土的问题，如果本土环境不适宜，无法大量繁殖，不易在水中形成优势物种，或繁殖速度受限，造成显效速度慢甚至看不到效果，工程菌的活性无法保证；

4.培养影响，传统的菌种培养方式易受环境因素影响，而且目前工程应用中主要以单次培养，单次投放的形式实施，这种方法不连续性，成本较高，投放不便，效果有限；

传统投加微生物装置的最大缺陷是不能同时实现菌剂原位连续培养、驯化和投加，导致微生物使用条件不充分，不能根据污水的不同特征发挥微生物的实际效果，从而影响微生物功能。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种原位现场培养、污水处理效果好、成本低的微生物菌种培育装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微生物菌种培育装置，所述微生物菌种培育装置包括：

扩繁器，所述扩繁器包括容器、布水管和布气管；所述容器内具有营养颗粒和微生物，布水管和布气管设置在所述容器内的底部；

进水管和出水管，所述进水管连接所述布水管，所述出水管的一端连通所述容器；

增氧器，所述增氧器的输出口连通所述布气管；

水环境参数检测仪，所述水环境参数检测仪设置在所述容器内；

菌落活性检测仪，所述菌落活性检测仪设置在所述容器内；

浮体，所述浮体和扩繁器连接在一起，并浮在外界污水上。

本发明的目的还在于提供了一种微生物菌种培育方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种微生物菌种培育方法，所述微生物菌种培育方法包括以下步骤：

营养颗粒投加阶段：

洁净水通入所述容器内，向所述容器内投加营养颗粒，所述营养颗粒成分为氮源、碳源、磷源及菌种的组合体；

菌种培养阶段：

根据水环境参数检测仪的输出而控制容器内的水环境参数，使得PH值在7.2-7.8，溶解氧在3.0～4.0mg/L，水温在20～25度，通过增氧气和布气管间断曝气12～24小时；

菌种驯化阶段：

通过菌种活性检测仪获得菌种成分及活性，根据菌种活性向所述容器内通入外界污水，进行外界水驯化，并按照菌种培养阶段的要求控制容器内的水环境参数；

增大外界污水进水量并驯化，直至达到设计的连续进水量。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.扩繁器和浮体为组装式结构，且构造整体简单，安装操作方便，局部损坏，可单独拆装维护，使用寿命长，维护成本低；

2.本发明中增加增氧器、控温单元等，即原始培养基投放，营养元素投加，氧气控制，提供适宜条件及生殖繁殖所必须的条件，其中营养器中包含营养基为自动加入和高效微生物自动扩繁，同时实时监控微生物菌种活性，菌液为自动投放，确保微生物菌种的扩繁和投放；

3.浮体和扩繁器均为高强度的工程材质，可缓冲对水力和污染负荷的冲击，减低季节变化对系统的影响；

4.本发明装置所选材料密度小，能漂浮，对基础的要求也相对较低；

5.本发明配备水环境参数检测仪、菌落活性检测仪，形成整体联动系统，自动投加营养物质，自动调整微生物投加量，降低运营成本和人工成本；

6.本发明装置构造简单，适用范围广，不受水域地形影响，可灵活移动，适用于不同区域水体中微生物菌种投加需要，并能保持微生物菌种最大的生物活性；

7.本发明装置易于维护管理，利于生态恢复，在农村生活污水、城市生活污水或低污染河流、湖泊处理或治理中有较好推广和应用前景。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的微生物菌种培育装置的结构简图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的微生物菌种培育装置的结构简图，如图1所示，所述微生物菌种培育装置包括：

扩繁器1，所述扩繁器包括容器、布水管10、布气管和浮球8；所述容器内具有营养颗粒和微生物，布水管和布气管设置在所述容器内的底部；所述布水管和布气管为气水联用的微孔曝气方式；

控温单元，所述控温单元给扩繁器内微生物培养与驯化提供控温功能，如用于加热所述布水管；

进水管9和出水管12，所述进水管9连接所述布水管10，所述出水管12的一端连通所述容器，另一端具有至少二个出水口11，所述出水口11设置在扩繁器的顶部；如4个出水口，作为4个菌液投加口，均匀分布在扩繁器顶端四周，菌液投加口一端通过四通连接在出水管上，另一端将菌液喷射到水体中；

营养器2，营养器中储存有营养颗粒，营养颗粒上附着特定的细菌，给扩繁器箱体内自动投加营养颗粒；

增氧器3，所述增氧器3给容器内微生物培养与驯化提供氧气，通过布水布气管10微孔爆气的方式实现均匀布气；

水环境参数检测仪13，所述水环境参数检测仪设置在所述容器内，监测扩繁器内氨氮、总磷、COD、PH、水温、溶解氧等主要水环境参数，用于判断微生物培养与驯化环境的适宜程度，作为调控相应参数的依据；

菌落活性检测仪14，所述菌落活性检测仪设置在所述容器内，是判断扩繁器内微生物菌种的活性状况，主要监测扩繁器内微生物的有效活菌数及杂菌数；

浮体4，所述浮体的中心位置设有容置槽，便于扩繁器安装和拆卸；浮体具有足够浮力支撑所有设备，浮在外界水面上或悬浮在水中；4个固定调节器4-1、4-2、4-3、4-4均匀分布在浮体四周，具有自动松紧功能，可根据外界水体的水位自动调节固定绳索长度，保持浮体在水中的稳定性；

过滤器5，所述过滤器5设置在进水管9上，将进水中其他微生物滤除，消除对扩繁器内微生物培养及驯化的影响；

进水泵6，如变频潜水泵，进水泵根据扩繁器内微生物的生长繁殖状态，自动调控进水量；

投菌泵7，所述投菌泵7设置在出水管12上；通过投菌泵和出水管，均匀向外水体投加高效驯化后的菌液；所述浮球8与投菌泵7连接，联动控制投菌量；

PLC控制系统，控制点为扩繁器1内的水环境参数检测仪13与菌落参数检测仪14，浮球8与投菌泵7联动控制点，以及营养器2、增氧器3、进水泵6共计6个控制点。营养颗粒投加阶段主要控制营养器，菌种培养阶段主要控制水环境参数检测仪13、菌落参数检测仪14、营养器2、增氧器3，菌种驯化阶段主要控制水环境参数检测仪13、菌落参数检测仪14、营养器2、增氧器3、投菌泵7、以及浮球8与投菌泵7联动控制点，稳定之后的菌液投加阶段主要控制潜水泵6与投菌泵7。整个过程所有的设备装置为联动工作状态，无需人为干扰，技术人员只需根据传感器反馈的相关数据进行局部微调，大大降低了人工成本，提高效率，当水环境参数与菌落活性等出现异常时，可通过PLC控制系统中报警器及时反馈，发出警报通知技术人员及时解决异常。

本发明实施例的微生物菌种培育方法，也即上述微生物菌种培育装置的工作过程，所述微生物菌种培育方法包括以下步骤：

营养器投加阶段：

先将扩繁器70％容积充满自来水，然后通过PLC控制系统自动定量投加营养颗粒，所述营养颗粒成分为氮源、碳源、磷源及相应菌种的组合体；

菌种培养阶段：

营养器投加阶段结束后，菌种进入培养阶段，此时需要通过水环境检测仪进行溶解氧、PH、水温等指标的控制，其中PH值控制在7.5左右，溶解氧控制在3.0～4.0mg/L，水温控制在20～25度为宜，然后间断曝气12～24小时；

菌种驯化阶段：

菌种培养阶段结束后，通过菌种活性检测仪观察菌种成分及活性，当活性达到最佳时候，启动进水潜水泵，连续通入少量河水，控制好相应水环境参数，开始进行河道原水驯化，通过菌落活性检测仪时刻观察菌种活性，并进行水量及水环境参数调控；

当菌种活性达到最佳的时候，增大河道进水量，按照上述相应的操作步骤，并观察投菌口连续泵出的菌液物化特征及菌液上清液的水质检测，以判断驯化状态的优劣；

当菌液活性达到最佳的时候，开始继续增大污水进水量，按照相应的步骤进行操作，直至达到设计的连续进水量，驯化至菌落活性达到最佳，代表菌种驯化阶段成功完成，实现有效菌种的迅速扩繁增殖；

菌种投放阶段：

当菌种完全驯化完成后，投菌泵的通过投菌口想周边水体均匀喷射菌液，且投菌泵和进水泵流量均达到设计流量，达到动态平衡，最终实现连续培养、驯化、投加的高效状态。当整个系统处于故障状态时，通过浮球控制，当扩繁器内菌液量为一半容积时，停止投菌泵投菌工作，并停止进水泵进水，该操作便于系统恢复正常后，能迅速启动完成菌种的培养与驯化。

综上，菌种的培养与驯化扩繁阶段主要取决于系统对增氧、控温、水量及营养供给等各关键点的判断与控制，提供微生物最佳的繁殖条件，实现微生物连续快速培养驯化扩繁及菌液的连续均匀自动投加。

实施例2：

根据本发明实施例1的微生物菌种培育装置及方法的应用例。

将该发明装置型号A应用到滨江河道综合治理项目某河道中，扩繁器直径为0.8m，高为0.6m，容积为300L，浮体直径为2m，高为0.6m，水力停留时间为5h，后期连续进水流量为60L/h，投加营养颗粒的密度为1.2g/ml，填充按照有效容积初期投加营养颗粒190kg，曝气控制为间断曝气，空气量90ml/min，进水为河道劣V类河水，水流自下而上，通过前期一周的培养，原水一周驯化之后，微生物菌体迅速扩繁，两周之后连续投加高效驯化后的菌液，投加量为60L/h。

根据监测数据，装置周边水域菌液投加前水体水质为：CODcr 60mg/L，氨氮4.5mg/L，总磷0.51mg/L，投菌一周之后，周边覆盖800m河道水体水质监测数据为：CODcr 38mg/L，氨氮1.7mg/L，总磷0.32mg/L，CODcr去除率为36.7％，氨氮去除率为62.2％，总磷去除率为37.3％，总体水体水质达到V类标准。

实施例3：

根据本发明实施例1的微生物菌种培育装置及方法的应用例。

将该发明装置型号B应用到滨江河道综合治理项目某河道中，扩繁器直径为0.5m，高为0.5m，容积为100L，浮体直径为1.5m，高为0.3m，水力停留时间为2h，后期连续进水流量为40L/h，投加营养颗粒的密度为1.2g/ml，填充按照有效容积初期投加营养颗粒，曝气控制为间断曝气，空气量60ml/min，进水为河道劣V类河水，水流自下而上，通过前期一周的培养，原水一周驯化之后，微生物菌体迅速扩繁，两周之后连续投加高效驯化后的菌液，投加量为40L/h。

根据监测数据，装置周边水域菌液投加前水体水质为：CODcr 55mg/L，氨氮9.6mg/L，总磷0.6mg/L，投菌一周之后，周边覆盖1000m河道水体水质监测数据为：CODcr 32mg/L，氨氮1.6mg/L，总磷0.35mg/L，CODcr去除率为41.8％，氨氮去除率为83.3％，总磷去除率为41.7％，总体水体水质达到V类标准。

Claims (10)

1.一种微生物菌种培育装置，其特征在于：所述微生物菌种培育装置包括：

扩繁器，所述扩繁器包括容器、布水管和布气管；所述容器内具有营养颗粒和微生物，布水管和布气管设置在所述容器内的底部；

进水管和出水管，所述进水管连接所述布水管，所述出水管的一端连通所述容器；

增氧器，所述增氧器的输出口连通所述布气管；

水环境参数检测仪，所述水环境参数检测仪设置在所述容器内；

菌落活性检测仪，所述菌落活性检测仪设置在所述容器内；

浮体，所述浮体和扩繁器连接在一起，并浮在外界污水上。

2.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述布水管和布气管共用。

3.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述出水管的另一端具有至少二个出水口。

4.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述进水管上设置过滤器。

5.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述容器内设置水位检测仪。

6.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述浮体具有容纳所述扩繁器的底部的容置槽。

7.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述微生物菌种培养装置进一步包括：

营养器，所述营养器内具有附着细菌的营养颗粒，并根据需要而投加到所述容器内。

8.根据权利要求1所述的微生物菌种培育装置，其特征在于：所述微生物菌种培养装置进一步包括：

控温单元，所述控温单元调整所述容器内的温度。

9.根据权利要求1-8任一所述的微生物菌种培育装置的微生物菌种培育方法，所述微生物菌种培育方法包括以下步骤：

营养颗粒投加阶段：

洁净水通入所述容器内，向所述容器内投加营养颗粒，所述营养颗粒成分为氮源、碳源、磷源及菌种的组合体；

菌种培养阶段：

根据水环境参数检测仪的输出而控制容器内的水环境参数，使得PH值在7.2-7.8，溶解氧在3.0～4.0mg/L，水温在20～25度，通过增氧气和布气管间断曝气12～24小时；

菌种驯化阶段：

通过菌种活性检测仪获得菌种成分及活性，根据菌种活性向所述容器内通入外界污水，进行外界水驯化，并按照菌种培养阶段的要求控制容器内的水环境参数；

增大外界污水进水量并驯化，直至达到设计的连续进水量。

10.根据权利要求9所述的微生物菌种培育方法，其特征在于：所述微生物菌种培育方法进一步包括以下步骤：

菌种投放阶段：

出水管的另一端的出水口向周边外界污水喷射菌液，且出水管和进水管的流量均达到设计流量，从而达到动态平衡，实现培养、驯化和投加的连续运行。