CN107245446B

CN107245446B - 一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置

Info

Publication number: CN107245446B
Application number: CN201710567245.6A
Authority: CN
Inventors: 陈娟; 王沛芳; 王超; 袁秋生
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN107245446A

Abstract

本发明是农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，包括箱体、可伸缩可调压喷淋头、温度调控系统、压强—温度—湿度感应元件、多孔净污材料网框、卡槽式可调节行架杆、废菌液收集罐、低压抽吸口、自动控制系统；其中可伸缩可调压喷淋头在箱体的顶部，温度调控系统设置在箱体中上部，压强—温度—湿度感应元件在箱体中部，多孔净污材料网框和卡槽式可调节行架杆在箱体中部，废菌液收集罐和低压抽吸口在箱体的底部，自动控制系统窗口在箱体外的底部。优点：1）菌剂负载耦合强度高；2）菌剂负载效率高；3）菌剂在材料表面负载分布均匀；4）适用于多种多孔净污材料菌剂负载，减少菌剂消耗；5）系统自动控制，操作简单运行快捷。

Description

一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置

技术领域

本发明涉及一种多孔净污材料菌剂负载装置，具体地说是涉及一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，属于环保新材料制备技术领域。

背景技术

随着现代化农业的飞速发展，农业集约化程度不断提高，农业污染问题已逐渐成为全球水污染的重要问题之一，农药的大量生产与使用在消灭病虫害的同时，也会影响农田生态环境，破坏农田生态平衡；农药污染甚至会通过沟渠水循环进入河流湖泊，对区域水环境造成巨大的威胁；因此，控制由农药面源污染引发的水体污染，对保障河湖水质安全及流域社会经济的可持续发展，具有现实迫切性和长远战略意义。

多孔净污材料是一种由多孔相互贯通且与外部环境开放的环境友好型网状结构材料，具有相对密度低，重量轻、比表面积大、渗透性好等特性及优点，因而在环保领域具有广泛的应用前景；例如，在公开号为CN105854821A的中国专利文献中，公开了一种具有污水净化功能的多孔磁性球状材料及其制备方法，将纳米功能材料与天然高分子材料复合，通过金属粒子印记及化学交联反应完成多功能磁性多孔球状材料的制备，能够降解有机污染物并通过磁分离进行回收并再生重新应用；然而，这种多孔材料对污染物的去除主要是依靠材料自身富集累积，难以将污染物完全降解去除；此外，利用纳米材料对水环境也存在一定潜在的不确定性危害，难以在实际应用中广泛实施；目前正在使用的农药污染控制方法多数利用水流通过净污材料时发生物理化学反应来截留和降低农药污染物浓度，这些方法普遍存在效率低、成本高、维护困难等缺点；微生物修复已成为水体有机污染修复高效、廉价、可持续的最优方法；而高效农药降解菌与多孔净污材料结合在农田退水系统中农药污染修复方面具有巨大的应用潜力。

微生物与多孔净污材料耦合附着技术是借助物理或化学方法，将原本游离的微生物负载或者限定至净污材料特定的表面空间范围，最大化保留微生物自身反应活性，净污材料能够重复多次使用的高效生物净污工程技术；例如，在公开号为CN106745816A的中国专利文献中，公开了硅铝系陶质多孔材料固定化微生物处理生活污水的方法，其将硅铝系陶质多孔材料和高效脱氮除磷菌株投加到生活污水中，进行处理；硅铝系陶质多孔材料可增大微生物的附着面积，利于提高微生物对污染物的去除效率；在公开号为CN103102015A的中国专利文献中，公开了一种利用固定化微生物治理有机磷农药废水的方法，主要经过菌种驯化、载体制备，细菌吸附和污水处理几个过程，其特征是将驯化的真菌黑曲霉吸附到直径为5-8mm的活性炭上，然后将制得含有饱和黑曲霉的活性炭投入到废水之中，利用此种方法对有机磷农药废水进行处理，其降解率最高可达98％。但是，上述的这些方法只是用装有菌液的简易容器浸泡净污载体，存在菌剂负载耗时长、负载效率低、菌剂附着不牢固易流失、材料表面菌剂分布不均一等问题，极大地限制了农药降解菌-多孔净污载体在污染水体修复中的应用；因此亟需开发一种负载耗时短、负载效率高、耦合强度大、菌剂分布均一、可批量生产的农药降解菌与多孔净污材料负载装置，本发明有助于推动农药面源污染生物修复技术的发展，为高效、快捷、可控的多孔净污材料微生物菌剂负载方法提供技术支撑。

发明内容

本发明提出的是一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其目的旨在弥补现有技术中多孔净污材料菌剂负载装置的空缺。

本发明的技术解决方案：一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其结构包括箱体1、可伸缩可调压喷淋头2、温度调控系统3、压强—温度—湿度感应元件4、多孔净污材料网框5、卡槽式可调节行架杆6、废菌液收集罐7、低压抽吸口8、自动控制系统9；其中，可伸缩可调压喷淋头2在箱体1内的顶部，温度调控系统3设置在箱体1中上部四周内壁上，压强—温度—湿度感应元件4在箱体1中部的内壁上，多孔净污材料网框5和卡槽式可调节行架杆6在箱体1中部且在可伸缩可调压喷淋头2正下方，废菌液收集罐7和低压抽吸口8在箱体1内的底部，自动控制系统9窗口在箱体1外的底部，可伸缩可调压喷淋头2上端有接入口，接入口处放置待负载的降解菌液10。

本发明的优点：

（1）装置采用农药降解菌液直接喷淋负载，相比间接浸泡负载，农药降解菌剂的耗损量显著减少，而且配合固着剂使用，负载耦合强度高，菌剂不易脱落；

（2）装置利用高压喷淋-低压载入协同模式，通过农药降解菌液的快速雾化及低压抽吸载入，农药降解菌负载效率高，速度快，负载过程一般可在15秒内完成；

（3）装置可在多孔净污材料表面循环多次农药降解菌负载，让农药降解菌剂充分均匀负载于净污材料表面及内部孔隙，提高农药降解菌作用面积，增强净污效果；

（4）装置配有可伸缩可调压喷淋头、卡槽式可调节行架杆，可以依据多孔净污材料结构、尺寸、孔径进行适应性调节，适用于多种多孔净污材料，减少农药降解菌剂消耗，且对废菌液充分收集回用再喷淋；

（5）装置配有自动控制系统，操作简单，运行快捷，节约人力、物力；并实时监控密封箱体环境状况，运行安全、稳定。

附图说明

附图1是本发明的结构主视图。

附图2是图1中可伸缩可调压喷淋头2的正面剖视图。

附图3是喷淋头孔板15。

附图中1是方形气密封箱体，2是可伸缩可调压喷淋头，3是温度调控系统，4是压强—温度—湿度感应元件，5是多孔净污材料网框，6是卡槽式可调节行架，7是废菌液收集罐，8是低压抽吸口，9是自动控制系统，10是降解菌液，11是小型卷扬机，12是小型定滑轮，13是高压输液软管，14是喷淋头，15是喷淋头孔板。

具体实施方式

农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是包括箱体1、可伸缩可调压喷淋头2、温度调控系统3、压强—温度—湿度感应元件4、多孔净污材料网框5、卡槽式可调节行架杆6、废菌液收集罐7、低压抽吸口8、自动控制系统9；其中，可伸缩可调压喷淋头2在箱体1内的顶部，温度调控系统3设置在箱体1中上部四周内壁上，压强—温度—湿度感应元件4在箱体1中部的内壁上，多孔净污材料网框5和卡槽式可调节行架杆6在箱体1中部且在可伸缩可调压喷淋头2正下方，废菌液收集罐7和低压抽吸口8在箱体1内的底部，自动控制系统9窗口在箱体1外的底部，可伸缩可调压喷淋头2上端有接入口，接入口处放置待负载的降解菌液10。

所述降解菌液为农药降解菌与去离子水混合液，或者是农药降解菌与固着剂混合液；降解菌液的制备方法：配置液体培养基驯化，对农药具有高效降解作用的降解菌进行分离、纯化、并扩大培养，采用小于2000 rpm离心收集农药降解菌备用；将农药降解菌取1:10质量体积比分散在去离子水或固着剂中（即：每1g农药降解菌加入到10ml去离子水或固着剂中），机械搅拌混合均匀；固着剂优选浓度为2%的海藻酸钠。

所述低压抽吸口8与外部真空泵相连，形成低压抽吸系统；所述可伸缩可调压喷淋头2的启闭系统、温度调控系统3、低压抽吸8系统各自与自动控制系统9连接；自动控制系统9依据压强—温度—湿度感应元件4识别箱体1内环境状况，快速调节运行工序。

所述箱体1中包含降解菌液的行进路线（初始菌液→雾化气体→大量负载薄膜/少量废液回收）和气体行进路线（可伸缩可调压喷淋头2→多孔净污材料→废液收集罐→低压抽吸系统）；箱体1前部有一钢化玻璃门，用于多孔净污材料的放入与取出；箱体1与玻璃门的四周贴合处、箱体1内部各衔接处均用塑料橡胶密封，保证箱体1内气密性良好，保证高压喷淋-低压载入过程中的气压要求。

所述可伸缩可调压喷淋头2可通过调节喷淋头压强大小，形成不同尺寸的雾化液滴，以满足不同孔径尺寸的多孔净污材料；通常，可伸缩可调压喷淋头2较近距离的液滴尚未完全撕裂，喷雾粒径较大，且平均雾滴数量浓度较低；而在射流推动下，离喷淋头2较远距离的液滴因与空气剧烈摩擦，雾滴撕裂，粒径迅速变小，且平均雾滴数量浓度增高并趋于稳定；随着雾化区域的进一步扩大，雾滴的相对浓度又急剧降低，喷雾场边缘雾滴存在向上回旋现象，进而部分液滴粒径重新变大；因此，需要合理调节可伸缩可调压喷淋头2与多孔净污材料之间的距离（在喷淋压力0.5 ~ 0.8 MPa时，通常最适距离为16 ~ 30 cm），做到菌液负载均匀、稳定、充分，而又损耗量最低。

所述温度调控系统3可通过调节箱体1温度，改变降解菌液的表面张力、黏度、密度和饱和蒸气压，调整可伸缩可调压喷淋头2的喷雾性能以及多孔净污材料的孔内流动情况；一般，温度的适当升高，可在喷淋头附近区域产生空穴，出现气液双相流，利于孔外喷雾破碎化；此外，温度升高导致菌液黏度下降，表面张力降低，提高菌液在多孔材料中的流动速度，因此，合理调控箱体1中温度（通常农药降解菌保存温度20~40℃，可调节箱体温度于35~40℃下工作），可以改善菌液的运动情况，提高负载效率。

所述压强—温度—湿度感应元件4可实时监测箱体1内部环境，压强—温度—湿度感应元件4与自动控制系统9共同使用，提高微生物多孔净污材料负载的精确化和自动化；其中，箱体1内环境监测基本指标采用压强（通常测量误差0.01inHg，测量范围8.86 inHg ~32.48 inHg）、温度（通常测量误差0.1℃，测量范围10.0 ℃ ~ 80.0 ℃）、湿度（通常测量误差0.1%，测量范围20 ~ 98 %）三项指标。

所述自动控制系统9与可伸缩可调压喷淋头2的启闭系统、温度调控系统3、低压抽吸8系统连接，依据压强—温度—湿度感应元件4识别箱体1内环境状况，快速调节运行工序：首先，依据多孔净污材料孔径及材料结构，调整可伸缩可调压喷淋头2的喷淋压强和高度；随后，依据降解菌液雾化及负载需求，启动温度调控系统3调节箱体1内温度；紧接着，依次启动可伸缩可调压喷淋头2喷淋雾化菌液，低压抽吸口8抽吸负载菌剂，10s~20s内完成喷淋并关闭可伸缩可调压喷淋头2；最后，自动控制系统9依据箱体1内环境情况（压强—温度—湿度），关闭低压抽吸口8；整个过程可反复多次进行，负载多层农药降解菌薄膜；或者在可伸缩可调压喷淋头2处设置两组接入口，分别接入农药降解菌液和固着剂液体，通过交替抽吸两种液体，交替进行农药降解菌负载和固着剂负载，提高降解菌剂的负载耦合强度，从而菌剂不易脱落。

所述多孔净污材料网框5设置在箱体1中下部、可伸缩可调压喷淋头2正下方，卡槽式可调节行架杆6处在多孔净污材料网框5的下方，依据多孔净污材料网框5的尺寸大小，卡槽式可调节行架杆6可以自由调节其底部高度；多孔净污材料网框5的高度可以依据多孔净污材料的尺寸调整；整个卡槽式可调节行架杆6和多孔净污材料网框5的调整，是为了保证多孔净污材料上界面相对固定，以便于计算多孔净污材料上界面与可伸缩可调压喷淋头2间的距离，做到可伸缩可调压喷淋头2与多孔净污材料之间距离的精确调控。

所述废菌液收集罐7和低压抽吸口8设置在箱体1下部，低压抽吸口8处在废菌液收集罐7的底部，废菌液收集罐7所对应的箱体1外侧开一小门，废菌液收集罐7可打开取出，小门与箱体1接触四周用塑料橡胶气密封；低压抽吸口8在废菌液收集罐7底部边缘处，低压抽吸口8与外部真空泵相连抽吸箱体1内气体形成负压，加快降解菌液雾滴快速通过多孔净污材料，提高菌剂负载效率，多余少量废菌液可回收再用。

所述可伸缩可调压喷淋头2包括3节棱柱形金属管、2台小型卷扬机11、8个小型定滑轮12；对于可调压的设计，在中间的3节棱柱形金属管下组装喷淋头14，淋头喷14上有喷淋头孔板15，3节棱柱形金属管用耐高温耐腐蚀的高压输液软管13连接可调节高压抽吸泵形成高压喷淋系统抽吸降解菌液，可调节高压抽吸泵优选卧式不锈钢离心泵。

本发明农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，基于现有的微生物负载技术，用高压喷淋-低压载入方法提高了工作效率，优化了负载效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其结构由箱体1、可伸缩可调压喷淋头2、温度调控系统3、压强—温度—湿度感应元件4、多孔净污材料网框5、卡槽式可调节行架杆6、废菌液收集罐7、低压抽吸口8、自动控制系统9、待负载的降解菌液10组成；其中，箱体1工作状态下密封不透气，可伸缩可调压喷淋头2在箱体1顶部且上下高度可伸缩调节，温度调控系统3设置在箱体1中上部四周内壁，压强—温度—湿度感应元件4在箱体1中部内壁，多孔净污材料网框5和卡槽式可调节行架杆6在箱体1中部且在可伸缩可调压喷淋头2正下方，废菌液收集罐7和低压抽吸口8在箱体底部，自动控制系统9窗口在箱体1外的底部，可伸缩可调压喷淋头2上端有接入口，接入口处放置待负载的降解菌液10。

所述低压抽吸口8与外部真空泵相连，形成低压抽吸系统；工作时，可伸缩可调压喷淋头2的启闭系统、温度调控系统3、低压抽吸系统8各自与自动控制系统9连接；自动控制系统9依据压强—温度—湿度感应元件4识别箱体1内环境状况，快速调节运行工序。

对照附图1，所述箱体1中包含降解菌液的行进路线（初始菌液→雾化气体→大量负载薄膜/少量废液回收）和气体行进路线（喷淋头→多孔材料→废液收集罐→低压抽吸系统）；箱体1前部有一钢化玻璃门，用于多孔净污材料网框5的放入与取出；箱体1与钢化玻璃门的四周贴合处、箱体1内部各衔接处均用塑料橡胶密封，保证箱体1内气密性良好，进而保证高压喷淋-低压载入过程中的气压要求，本实施例中采用优质5mm厚度承压箱体，其承压强度设计能力不小于8t/m²，内壁四周光滑、平整，无毛刺和凹坑，便于清洁，在使用过程中不会出现积水现象。

对照附图1和附图2，所述可伸缩可调压喷淋头2设置于箱体1内的顶部，通过调节喷淋头压强大小，形成不同尺寸的雾化液滴，以满足不同孔径尺寸的多孔净污材料，通常，离可伸缩可调压喷淋头2较近距离的液滴尚未完全撕裂，喷雾粒径较大，且平均雾滴数量浓度较低；而在射流推动下，离可伸缩可调压喷淋头2较远距离的液滴因与空气剧烈摩擦，雾滴撕裂，粒径迅速变小，且平均雾滴数量浓度增高并趋于稳定；随着雾化区域的进一步扩大，雾滴的相对浓度又急剧降低，喷雾场边缘雾滴存在向上回旋现象，进而部分液滴粒径重新变大；因此，需要合理调节可伸缩可调压喷淋头2与多孔材料之间的距离，做到菌液负载均匀、稳定、充分，而又损耗量最低。

所述可伸缩可调压喷淋头2包括3节棱柱形金属管、2台小型卷扬机11、8个小型定滑轮12；对于可调压的设计，在中间的3节棱柱形金属管下组装喷淋头14，喷淋头14上有喷淋头孔板15，3节棱柱形金属管用耐高温耐腐蚀的高压输液软管13连接卧式不锈钢离心泵形成高压喷淋系统抽吸降解菌液。

对照附图1，所述温度调控系统3设置于箱体1中上部，通过调节箱体温度，改变菌液的表面张力、黏度、密度和饱和蒸气压，调整可伸缩可调压可伸缩可调压喷淋头2的喷雾性能以及多孔净污材料的孔内流动情况；一般，温度的适当升高，可在喷淋头附近区域产生空穴，出现气液双相流，利于孔外喷雾破碎化；此外，温度升高导致菌液黏度下降，表面张力降低，提高菌液在多孔材料中的流动速度；因此，合理调控箱体1中温度，可以改善菌液的运动情况，提高负载效率，对于温度调控系统3，本实施例中采用独立机械压缩制冷和镍铬合金翅片式加热进行设计。

对照附图1，所述压强—温度—湿度感应元件4设置于箱体1中部，实时监测箱体内部环境，压强—温度—湿度感应元件4与自动控制系统9共同使用，提高微生物多孔材料负载的精确化和自动化；其中，箱内环境监测基本指标采用数字温湿度传感器SHT10和数字压强传感器MK-P3000测量，其中包括压强（通常测量误差0.01inHg，测量范围8.86 inHg ~32.48 inHg）、温度（通常测量误差0.1℃，测量范围10.0 ℃ ~ 80.0 ℃）、湿度（通常测量误差0.1%，测量范围20 ~ 98 %）三项指标。

对照附图1，所述自动控制系统9与可伸缩可调压喷淋头2启闭系统、温度调控系统3、低压抽吸系统连接，依据感应元件识别箱体1内环境状况，快速调节运行工序：首先，依据多孔材料孔径及材料结构，调整可伸缩可调压喷淋头2喷淋压强和高度；随后，依据雾化及负载需求，启动温度调控系统3调节箱内温度；紧接着，依次启动可伸缩可调压喷淋头2喷淋雾化菌液，低压抽吸口8抽吸负载菌剂，10s~20s内完成喷淋并关闭可伸缩可调压喷淋头2；最后，自动控制系统9依据箱体1内环境情况（压强—温度—湿度），关闭低压抽吸口8；整个过程可反复多次进行，负载多层农药降解菌薄膜；或者在可伸缩可调压喷淋头2处设置两组接入口，分别接入农药降解菌液和固着剂液体，通过交替抽吸两种液体，交替进行农药降解菌负载和固着剂负载，提高降解菌剂的负载耦合强度，从而菌剂不易脱落，本实施例采用双面FR-4PCB电路线路板进行设计调试。

对照附图1，所述多孔净污材料网框5和卡槽式可调节行架杆6设置在箱体中下部，依据多孔净污材料网框5的尺寸大小，卡槽式可调节行架杆6可以自由调节其底部高度；多孔净污材料网框5的高度可以依据多孔材料的尺寸调整；整个卡槽式可调节行架杆6和多孔净污材料网框5的调整，是为了保证多孔材料上界面相对固定，以便于计算材料上界面与可伸缩可调压喷淋头2间的距离，做到可伸缩可调压喷淋头2与多孔材料之间距离的精确调控，本实施例中多孔净污材料网框7长50cm±2cm，宽50cm±2cm，高度可调节范围5~40cm。

对照附图1，所述废菌液收集罐7和低压抽吸口8设置在箱体1下部，废菌液收集罐7外侧开一小门，废菌液收集罐7可打开取出，小门与箱体接触四周用塑料橡胶气密封；低压抽吸口8在废菌液收集罐7底部边缘处，其抽吸箱体1内气体形成负压，加快菌液雾滴快速通过多孔材料，提高菌剂负载效率，多余少量废菌液经收集罐收集可回收再用；本实施例中采用直联风冷式单级油封旋片真空泵通过低压抽吸口8抽吸箱体1内气体。

所述待负载的降解菌液10为农药降解菌与固着剂混合液，其制备方法：配置液体培养基驯化，对农药具有高效降解作用的降解菌分离、纯化、并扩大培养，采用小于2000rpm离心收集农药降解菌备用；然后将收集得到的降解菌与固着剂按质量体积比为1:10混合均匀（即：每1g降解菌鲜重菌体加入到10ml固着剂中），机械搅拌混合均匀。

实施例2

利用农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置将有机磷农药降解菌与蜂窝活性碳块负载的方法，包括如下步骤：

（1）农药降解菌的驯化、分离筛选及降解能力检测：

1）农药降解菌驯化：称取1g采集的长期施用毒死蜱的农田土壤样品，将样品用含毒死蜱25mg/L的TYC富集培养基于30℃，180rpm条件下富集培养7天后，取培养体积的15%，转接至新鲜TYC富集培养基中并将毒死蜱农药浓度提高至50mg/L，再继续培养7天，然后取培养体积的15%转接至新鲜TYC富集培养基中并将毒死蜱农药浓度提高至100mg/L，连续转接8次，且每次都将毒死蜱浓度提高100mg/L，直至TYC富集培养基中农药浓度提高到800mg/L；

富集培养结束后，取培养体积的15%，5000rpm离心5min收集菌体，然后分别转接到MSM无机盐培养基中，添加毒死蜱至浓度为800mg/L，相同培养条件下再驯化两周；

其中，所述富集培养基TYC培养基(g) ：蛋白胨(Tryptone) 10，酵母提取物(Yeastextract) 10，KH₂PO₄ 2.0，蒸馏水定容至 lL，调节pH值至 7.0；所述无机盐培养基MSM培养基(g) ：NaCl 0.5, NH₄NO₃ 1.0, KH₂PO₄ 0.5, (NH₄)₂SO₄ 0.5, K₂HPO₄ 1.5, MgSO₄·7H₂O0.5，用蒸馏水定容至 lL，调节pH值为 7.0；

2）分离筛选：菌液在以毒死蜱为唯一碳源的MSM无机盐培养液中驯化两周后，采用平板稀释法将驯化得到的菌液涂布到含有300mg/L毒死蜱的MSM无机盐培养基平板上，于30℃条件下恒温倒置培养，待菌落长出后，划线分离纯化单菌落；在毒死蜱降解菌筛选的初期，根据菌株在MSM无机盐固体平板上形成菌落的大小、生长情况进行初筛。然后选择在含毒死蜱的无机盐培养基上生长好、传代稳定的菌株保存；

3）降解能力检测：配置一定体积的毒死蜱溶液，浓度为800 mg/L，灭菌；同时取一定体积预先用上述培养液培养48h后的毒死蜱降解菌菌液，分别装入5mL离心管中，7000rpm离心5min；离心后将上层溶液倒掉，再加入预先灭菌的常温去离子水，震荡重悬沉淀；为了尽可能去除附着在菌体表面的先前培养基上的无机盐以及毒死蜱，离心等操作步骤重复3次；随后在清洗好的菌体的离心管中加入适量去少量无菌水，将菌液倒入灭菌的三角瓶中，调节菌液的OD₆₀₀值为1；将准备好的菌液以1%（v/v）的接菌量加入先前准备好的培养基中，同时以不接菌培养液的为空白对照；30℃，180 rpm条件下培养48h，并且从0h开始每隔8h取样，测定培养基中毒死蜱的浓度变化，确定驯化筛选的毒死蜱降解菌的降解能力，挑选具有显著降解能力的毒死蜱降解菌；

（2）将驯化筛选获得的毒死蜱降解菌进行扩大培养，将毒死蜱降解菌株接种至含8%蛋白胨、2%牛肉浸膏、5%氯化钠的液体培养基中；在震荡摇床进行扩大培养，摇床转速200rpm，培养条件为温度30℃，用分光光度计测定吸光度OD₆₀₀检测毒死蜱降解菌的生长情况，待生长至平台期后采用2000 rpm离心10 min收集毒死蜱降解菌；然后将收集获得的毒死蜱降解菌与浓度为2%的海藻酸钠按质量体积比为1:10混合均匀（即：每1g毒死蜱降解菌鲜重菌体加入到10ml 浓度为2%的海藻酸钠中）制成降解菌液，将降解菌液放置于装置接入口处，将长100mm*宽100mm*高100mm的蜂窝活性碳块放置于调节高度为10cm的多孔净污材料网框中，采用实施例1中多孔净污材料网框，可放置25个蜂窝活性碳块；

（3）负载降解菌液：

1）依据蜂窝活性碳块孔径2~3mm调节喷淋头至活性炭上表面距离为25cm，以保证喷淋产生雾化菌剂稳定均匀且粒径较小；调节箱体内工作温度为35℃，以保证在基本不影响菌剂生物活性的基础上，改善菌液的运动情况，提高负载效率；

2）启动高压喷淋系统，调节电机运行参数：控制扬程为2m（最高扬程10m），流量为0.15L/s（最大流量6L/s），降解菌液通过卧式不锈钢离心泵抽吸，通过耐高温耐腐蚀塑料软管输送，快速进入可伸缩调节喷淋头2处；

3）在可伸缩调节喷淋头2处，一旦降解菌液经高压喷出，便逐渐形成雾化菌液，依据压强—温度—湿度感应元件4，可清楚看到箱体内环境状况；

4）当箱体1内降解菌液相对湿度达到75%（环境湿度一般为30%左右），随即启动直联风冷式单级油封旋片真空泵，低压抽吸箱体内空气，雾化的降解菌液快速穿过蜂窝活性碳块，并于材料表面负载稳定；

5）约10s后，少量剩余降解菌液开始流入废菌液收集罐7，随即关闭高压喷淋系统；待剩余菌液停止流出，停止真空泵抽吸；

6）整个过程反复4次进行，在蜂窝活性碳块上负载4层毒死蜱降解菌薄膜，提高菌剂负载厚度，强化治污效果。

Claims

1.一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是包括箱体、可伸缩可调压喷淋头、温度调控系统、压强—温度—湿度感应元件、多孔净污材料网框、卡槽式可调节行架杆、废菌液收集罐、低压抽吸口、自动控制系统；其中，可伸缩可调压喷淋头在箱体内的顶部，温度调控系统设置在箱体中上部四周内壁上，压强—温度—湿度感应元件在箱体中部的内壁上，多孔净污材料网框和卡槽式可调节行架杆在箱体中部且在可伸缩可调压喷淋头正下方，废菌液收集罐和低压抽吸口在箱体内的底部，自动控制系统窗口在箱体外的底部，可伸缩可调压喷淋头上端有接入口，接入口处放置待负载的降解菌液；

所述降解菌液是农药降解菌与去离子水混合液或者是农药降解菌与固着剂混合液；降解菌液的制备方法如下：配置液体培养基驯化，对农药具有降解作用的降解菌进行分离、纯化、并扩大培养，采用小于2000 rpm离心收集农药降解菌备用；将农药降解菌取1:10质量体积比分散在去离子水或固着剂中，机械搅拌混合均匀；

所述低压抽吸口与外部真空泵相连，形成低压抽吸系统；所述可伸缩可调压喷淋头的启闭系统、温度调控系统、低压抽吸系统各自与自动控制系统连接；自动控制系统依据压强—温度—湿度感应元件识别箱体内环境状况，快速调节运行工序；

所述压强—温度—湿度感应元件实时监测箱体内部环境，压强—温度—湿度感应元件与自动控制系统共同使用，提高微生物多孔净污材料负载的精确化和自动化；其中，箱体内环境监测基本指标采用压强、温度、湿度三项指标。

2.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述可伸缩可调压喷淋头通过调节喷淋头压强大小，形成不同尺寸的雾化液滴，以满足不同孔径尺寸的多孔净污材料。

3.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述温度调控系统通过调节箱体温度，改变降解菌液的表面张力、黏度、密度和饱和蒸气压，调整可伸缩可调压喷淋头的喷雾性能以及多孔净污材料的孔内流动情况。

4.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述自动控制系统与可伸缩可调压喷淋头的启闭系统、温度调控系统、低压抽吸系统连接，依据压强—温度—湿度感应元件识别箱体内环境状况，快速调节运行工序：首先，依据多孔净污材料孔径及材料结构，调整可伸缩可调压喷淋头的喷淋压强和高度；随后，依据降解菌液雾化及负载需求，启动温度调控系统调节箱体内温度；紧接着，依次启动可伸缩可调压喷淋头喷淋雾化菌液，低压抽吸口抽吸负载菌剂，10s~20s内完成喷淋并关闭可伸缩可调压喷淋头；最后，自动控制系统依据箱体内环境情况，关闭低压抽吸口；整个过程反复多次进行，负载多层农药降解菌薄膜；或者在可伸缩可调压喷淋头处设置两组接入口，分别接入农药降解菌液和固着剂液体，通过交替抽吸两种液体，交替进行农药降解菌负载和固着剂负载，提高降解菌剂的负载耦合强度，从而菌剂不易脱落。

5.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述多孔净污材料网框设置在箱体中下部、可伸缩可调压喷淋头正下方，卡槽式可调节行架杆处在多孔净污材料网框的下方，依据多孔净污材料网框的尺寸大小，卡槽式可调节行架杆自由调节其底部高度；多孔净污材料网框的高度依据多孔净污材料的尺寸调整。

6.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述废菌液收集罐和低压抽吸口设置在箱体下部，低压抽吸口处在废菌液收集罐的底部，废菌液收集罐所对应的箱体外侧开一小门，废菌液收集罐可打开取出，小门与箱体接触四周用塑料橡胶气密封；低压抽吸口在废菌液收集罐底部边缘处，低压抽吸口与外部真空泵相连抽吸箱体内气体形成负压，加快降解菌液雾滴快速通过多孔净污材料，提高菌剂负载效率，多余少量废菌液可回收再用。

7.根据权利要求1所述的一种农药降解菌与多孔净污材料高效负载装置，其特征是所述可伸缩可调压喷淋头包括3节棱柱形金属管、2台小型卷扬机、8个小型定滑轮；其中，在中间的节棱柱形金属管下组装喷淋头，淋头喷上有喷淋头孔板，3节棱柱形金属管用耐高温耐腐蚀的高压输液软管连接可调节高压抽吸泵形成高压喷淋系统抽吸降解菌液。