CN108395005B - 一种智能化生物膜河道治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种智能化生物膜河道治理系统，包括智能控制系统和由所述智能控制系统控制的生物膜反应器；所述生物膜反应器包括外壳，所述外壳内设有生物膜腔，位于生物膜腔上部的充氧腔，所述生物膜腔内设有生物膜，所述生物膜包括高分子基层，所述高分子基层上设有生物体层，本系统设置了智能化电控系统，通过投加有益微生物功能菌，在水体中迅速形成优势菌群共同作用，见效快，净化效果显著持久；促进“土著”微生物的生长，河道中微生物由厌氧向好氧演替，生物由低等向高等演替，生物的多样性不断增加；促进生物膜的形成，形成稳定的生物膜层状聚集体，加速对水体污染物的去除和对水体净化效果。
Description
技术领域
本发明涉及河道治理领域，尤其涉及智能化生物膜河道治理系统。
背景技术
在河道治理过程中，最普遍也是最主要的是采用曝气复氧的生态治理的方式，主要是通过曝气，让水体中溶氧氧提高，根据微生物的特性，将其有机污染物降解生化无害的二氧化碳、水及微生物细胞，氨氮则在好氧过程生成硝态氮，然后在缺氧和厌氧环境下则生成氮气，水体中的磷元素则作为合成细胞的必要元素参与细胞的合成和能量代谢的必要元素富集在细胞中，含硫化合物生成硫酸根，从而达到对污染物去除的作用。形成的生物污泥则会脱落被水体带走或通过人工清理将其送至固废处理区。
在好氧过程中，有机物的转化途径为：
在好氧过程氨氮的转化途径为：
NH4 ++1.5O2→NO2 -+H2O+2H+
NO2 -+0.5O2→NO3 -
NH4 ++2O2→NO3 -+H2O+2H+
在缺氧和厌氧过程：
NO3 -+5[H]→0.5N2+2H2O+OH-
NO2 -+3[H]→0.5N2+H2O+OH-
在河道治理过程中，由于水体是流动的，形成的对污染物去除的微生物会随着水体的流动不断的形成，但这个过程还受其它环境的影响例如污染程度、水流流速、温度等，同时生成的适应性微生物又会随水体流动不断的被带走，因此在治理过程中容易受到干扰，治理的稳定性差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种智能化生物膜河道治理系统，包括智能控制系统和由所述智能控制系统控制的生物膜反应器；
所述生物膜反应器包括外壳，所述外壳内设有生物膜腔，位于生物膜腔上部的充氧腔，所述生物膜腔内设有生物膜，所述生物膜包括高分子基层，所述高分子基层上设有生物体层；
所述智能控制系统包括高效微生物菌储罐、曝气泵，所述高效微生物菌储罐上连接补菌管道并与所述生物膜腔连通；所述曝气泵上连接有曝气管道并与所述充氧腔连通；补菌管道上连接有投加泵和第一电控阀；所述曝气管道上设有第二电控阀。
优选的，所述高分子基层包括聚醚醚酮薄膜、位于所述聚醚醚酮薄膜两侧的纳米纤维膜，所述聚醚醚酮薄膜远离所述充氧腔的一侧与所述纳米纤维膜之间填充有微曝气填料。
优选的，所述微曝气填料为多聚糖。
优选的，所述生物膜腔侧壁设有连接口。
优选的，所述充氧腔侧壁设有若干充气口。
优选的，所述高分子基层上设有至少一层网格形疏散架，所述疏散架上包覆有聚醚醚酮薄膜涂层。
本发明提出的智能化生物膜河道治理系统有以下有益效果：1、设置了智能化电控系统，通过投加有益微生物功能菌，在水体中迅速形成优势菌群共同作用，见效快，净化效果显著持久；促进“土著”微生物的生长，河道中微生物由厌氧向好氧演替，生物由低等向高等演替，生物的多样性不断增加；2、促进生物膜的形成，形成稳定的生物膜层状聚集体，加速对水体污染物的去除和对水体净化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1本发明的结构示意图；
图2为本发明的纳米膜剖视图；
图3为本发明的生物膜反应器示意图；
图4为本发明的高分子基层的结构示意图；
图5为本发明的实施例2的示意图；
其中，1、智能控制系统；2、生物膜反应器；3、外壳；4、充氧腔；5、生物膜腔；6、生物膜；7、高分子基层；8、生物体层；9、高效微生物菌储罐；10、曝气泵；11、投加泵；12、第一电控阀；13、第二电控阀；14、聚醚醚酮薄膜；15、纳米纤维膜；16、微曝气填料；17、充气口；18、连接口；19、疏散架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、图4所示，本发明提出了一种智能化生物膜河道治理系统，包括智能控制系统1和由所述智能控制系统1控制的生物膜反应器2；
所述生物膜6反应器2包括外壳3，所述外壳3内设有生物膜腔5，位于生物膜腔5上部的充氧腔4，所述生物膜腔5侧壁设有连接口18，所述充氧腔4侧壁设有若干充气口17，便于与外部连接；
所述生物膜腔5内设有生物膜6，所述生物膜6包括高分子基层7，所述高分子基层7上设有生物体层8，所述高分子基层7包括聚醚醚酮薄膜14、位于所述聚醚醚酮薄膜14两侧的纳米纤维膜15，所述聚醚醚酮薄膜14远离所述充氧腔4的一侧与所述纳米纤维膜15之间填充有微曝气填料16，所述微曝气填料16表面设有微孔，生物膜6是附着于固体表面的微生物及微生物胞外多聚物形成的层状聚集体，聚醚醚酮是一种高分子材料，材料轻薄，具有多孔结构、高比表面积的特性，能够有效的保证微生物体在表面附着，并逐渐增长繁殖，同时，设置的纳米纤维膜15在聚醚醚酮膜的两侧，纳米纤维膜15有巨大的比表面积，所述纳米纤维膜15包括二氧化钛、热塑性聚氨酯、酰胺类化合物和纳米碳纤维，纳米碳纤维能够增加吸附性，减少水质中的杂质，纳米碳纤维膜即起到增加微生物的附着作用，又增加了聚醚醚酮薄膜14的强度，减少水中杂质，破坏高分子基层7，所述微曝气填料为多聚糖，多聚糖具有的黏性能够增加微生物的粘附，从而可以加快微生物固化的进程。
所述智能控制系统1是能够促进微生物增长繁殖，并且解决微生物消耗完需要增加微生物的问题，包括高效微生物菌储罐9、曝气泵10，所述高效微生物菌储罐9上连接补菌管道并与所述生物膜腔5连通；所述曝气泵10上连接有曝气管道并与所述充氧腔4连通；补菌管道上连接有投加泵11和第一电控阀12；所述曝气管道上设有第二电控，能够通过智能控制方式，向生物膜6反应器2中不断加入微生物以及洋气，生物膜6形成速度快，最短20天、层状聚集体生物膜6性能稳定；
见效快，最短时间30天，对COD、氨氮的去除率高，可达90％以上，净化效果显著持久；完全实现物联网人工智能控制；无二次污染。当机制流过生物膜6时，机制浓度相对较高，空间上固定的生物膜6由于对流总用可以持续不断的基础的新鲜的基质。不同种类的细菌共同生存形成了基于基质传递或其它协作关系的转性微生物群落生物膜6创造了比外部混合液环境更适宜的内部环境(如pH，O2或产物)，即生物膜6形成了独特的，自身创造的游离细胞生长的微环境。固体介质表面本身也会创造一个独特的微环境，比如它会吸附一些电子供体，例如毒素或由于腐蚀释放的Fe2+。固体介质表面可以引起细菌发生生理变化。细菌被紧紧包裹在聚集体中，强化了细胞的生理机能。
实施例2
本实施例的结构与实施例1基本相同，不同点在于，如图5，为了保证生物膜6能形成立体形，保证微生物附着充分，并且与氧气接触充分，才能保证增长速度，所述高分子基层7上设有至少一层网格形疏散架19，所述疏散架19上包覆有聚醚醚酮薄膜14，通过多层的网格形疏散架19的形式，配合聚醚醚酮表面生物富集性，能够实现大量微生物富集，实施例1的微生物富集量的4倍，并且增长速度增加4倍。
对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种智能化生物膜河道治理系统，其特征在于，包括智能控制系统和由所述智能控制系统控制的生物膜反应器；
所述生物膜反应器包括外壳，所述外壳内设有生物膜腔，位于生物膜腔上部的充氧腔，所述生物膜腔内设有生物膜，所述生物膜包括高分子基层，所述高分子基层上设有生物体层；
所述智能控制系统包括高效微生物菌储罐、曝气泵，所述高效微生物菌储罐上连接补菌管道并与所述生物膜腔连通；所述曝气泵上连接有曝气管道并与所述充氧腔连通；补菌管道上连接有投加泵和第一电控阀；所述曝气管道上设有第二电控阀；所述高分子基层包括聚醚醚酮薄膜、位于所述聚醚醚酮薄膜两侧的纳米纤维膜，所述聚醚醚酮薄膜远离所述充氧腔的一侧与所述纳米纤维膜之间填充有微曝气填料；所述高分子基层上设有至少一层网格形疏散架，所述疏散架上包覆有聚醚醚酮薄膜。
2.根据权利要求1所述的智能化生物膜河道治理系统，其特征在于，所述微曝气填料为多聚糖。
3.根据权利要求1所述的智能化生物膜河道治理系统，其特征在于，所述生物膜腔侧壁设有连接口。
4.根据权利要求1所述的智能化生物膜河道治理系统，其特征在于，所述充氧腔侧壁设有若干充气口。
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- 2018-05-11 CN CN201810446455.4A patent/CN108395005B/zh active Active
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