CN109205800A - 一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，悬浮于水中，具有这样的特征，包括：能源动力中心部，包括顶部平台、设置在顶部平台中心的气泵、设置在气泵上方的太阳能板以及衔挂在太阳能板边缘内侧的指令处理中心；悬浮支撑部，包括设置在顶部平台四周的两个椭圆形悬浮板以及两个矩形悬浮板；水下动力部，包括底部平台以及设置在底部平台同一侧边的两角上的两个螺旋桨推进器；微生物发生部，包括通过固定线圈固定于顶部平台和底部平台间的两个圆柱状微生物发生管以及四个三角形柱状微生物发生柱；以及曝气部，包括设置在顶部平台与底部平台上设置的固定线圈之间的竖直空间中的曝气盘以及设置在曝气盘中的曝气管。

Description

一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置。

背景技术

现今，自然水环境因遭到人为干扰而导致不断恶化，自然水体的自我修复和净化能力不断降低，无法有效处理数量庞大的水污染因子，解决现有污染现状。水体水质恶化的大多原因是水体中得到过量的高有机物含量废水注入，导致微生物和藻类繁殖过快，水体缺氧，厌氧微生物进行厌氧发酵，从而导致水体黑臭。为了保护自然水体，提高感官和人居环境质量，大量围绕保护自然水体和针对水污染处理的措施和技术纷纷出台。随着河流等水域水体水质的标准在提高，监测力度在提升，针对原位水处理技术从较为粗犷的截流挖泥，整体换水，到水产养殖水质保障技术在水域水体水质上的应用，再到生态浮床、底增氧以及投加微生物等主流技术的推广，污水原位修复技术在不断丰富内容与提升技术含量。但现有的技术仍存在一些不足之处，例如：曝气效率低、能耗高、运维不便、只起到增氧效果，效果单一和无法有效区分紧急情况、一般情况甚至水质良好等情况。

因此，市场上现急需一款在具备高效曝气，强化生物处理强度的同时，也能针对不同水质情况切换不同运行模式，以便能有针对性的提高设备使用效率，从而实现高效，节能，环保与和谐地对水体水质进行修复与维护。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置。

本发明提供了一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，悬浮于水中，具有这样的特征，包括：能源动力中心部，包括顶部平台、设置在顶部平台中心位置的用于产气的气泵、设置在气泵上方的用于将太阳能转化为电能的太阳能板以及衔挂在太阳能板的边缘内侧的用于接收运行指令来切换运行模式的指令处理中心；悬浮支撑部，用于产生浮力，包括分别设置在顶部平台四周的两个椭圆形悬浮板以及两个矩形悬浮板；水下动力部，包括底部平台以及分别设置在底部平台同一侧边的两角上的两个用于提供水下推进动力的螺旋桨推进器；微生物发生部，包括两端分别通过固定线圈固定于顶部平台和底部平台上的两个圆柱状微生物发生管以及四个三角形柱状微生物发生柱；以及曝气部，包括设置在顶部平台与底部平台上设置的固定线圈之间的竖直空间中的曝气盘以及设置在曝气盘中的用于曝气的曝气管，其中，指令处理中心中具有信号接收器和处理器，信号接收器用于接收通过在线系统或APP发送的运行指令，处理器用于将运行指令转换为电子信号并根据电子信号来确定运行模式，两个矩形悬浮板上均设有用于种植以硝酸盐为营养盐的挺水植物的挺水植物种植区，四个三角形柱状微生物发生柱的两端均固定于顶部平台与底部平台的四个角上。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，太阳能板与气泵、指令处理中心以及螺旋桨推进器电性连接。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，曝气盘位于竖直空间中的任意一个水平位置，曝气管的最外层设有过滤层来过滤水体中的悬浮物。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，曝气盘通过输气管与气泵连接。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，运行模式分为用于对黑臭水体的速效处理的定点模式和用于水质维稳的巡航模式，当运行模式为定点模式时，圆柱状微生物发生管以及三角形柱状微生物发生柱同时接触水体，装置进行定点曝气，曝气功率最大化，当运行模式为巡航模式时，三角形柱状微生物发生柱接触水体，同时水下动力部进行动使得装置进行动力推进，并且进行正常功率的曝气。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，柱状微生物发生管中放置有圆环带孔形的微生物介质Ⅰ，该微生物介质Ⅰ的配置方法包括以下步骤：步骤1，选取粒径为2mm-4mm生物质电厂发电作业产生的生物质灰渣，将灰渣进行水洗和去杂质后，得到去杂质后的灰渣；

步骤2，选取质量为N的去杂质后的灰渣，向去杂质后的灰渣中加入0.1N的粘结剂、0.25N的纯水以及菌液，得到混合物；

步骤3，将混合物搅拌成形后进行装模，在混合物自然风干后进行脱模，即得到微生物介质Ⅰ，

其中，菌液中包含葡萄糖、菌种与无菌水，质量比为2:1:100，菌种为硝酸菌和芽孢杆菌的混合菌种，菌液的配置方法包括以下步骤：将葡萄糖加入热水溶解并冷却至室温，再加入无菌水，使得葡萄糖与无菌水的质量比为2:100，再加入菌种后放入培养容器中，在30℃-35℃的温度下培养48-72h，培养结束后，即得到菌液，当菌液的Ph≤4时，进行使用。

在本发明提供的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置中，还可以具有这样的特征：其中，三角形柱状微生物发生柱中放置有粒状的微生物介质Ⅱ，该微生物介质Ⅱ的配置方法包括以下步骤：步骤1，选取质量为M的固体材料，将固体材料与0.45M-0.5M的纯水混合，用搅拌机搅拌15分钟至混合均匀，得到混合均匀的材料；

步骤2，将混合均匀的材料转移至造粒机，并将造粒机制造出的颗粒在1000℃下烧制2小时，制成多孔介质，再将多孔介质进行微生物负载操作，即得到微生物介质Ⅱ，

其中，固体材料中含有0.4M高岭土、0.4M膨润土、0.15M木屑和0.05M酸钠。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，因为具有两种运行模式，所以，能够针对不同的水体水质情况来选择不同的模式进行处理，提高了设备使用效率；因为设有悬浮支撑部悬浮在水中，并通过螺旋桨推进器来进行推进，所以，能够机动灵活的对水体进行处理；因为设有悬浮支撑部、微生物发生部以及曝气部，将曝气、推流和微生物发生的功能集合于一体，所以，能够全方位对各类水域水体进行处理。因此，本发明的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置能够全方位、大范围、强机动性的对各类水域水体水质进行处理，有效的满足了对水体水质的应急处理以及常规维护的需求，实现了高效节能的对水体水质进行修复与维护。

附图说明

图1是本发明的实施例中的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的圆柱状微生物发生管的结构示意图；

图3是本发明的实施例中的微生物介质Ⅰ的俯视图；

图4是图3的AA′剖面图；

图5是本发明的实施例中的三角形柱状微生物发生柱的结构示意图；

图6是本发明的实施例中的微生物介质Ⅱ的实物图；

图7是本发明的实施例中的微生物介质Ⅱ的BET扫描图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例一>

图1是本发明的实施例中的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置100，悬浮于水中，具有能源动力中心部、悬浮支撑部、水下动力部、微生物发生部以及曝气部。

能源动力中心部，包括顶部平台1、设置在顶部平台1中心位置的用于产气的气泵2、设置在气泵2上方的用于将太阳能转化为电能的太阳能板3以及衔挂在太阳能板3的边缘内侧的用于接收运行指令来切换运行模式的指令处理中心4。

指令处理中心4中具有信号接收器和处理器，信号接收器用于接收通过在线系统或APP发送的运行指令，处理器用于将运行指令转换为电子信号并根据电子信号来确定运行模式。

悬浮支撑部，用于产生浮力，包括分别设置在顶部平台1四周的两个椭圆形悬浮板5以及两个矩形悬浮板6。

两个矩形悬浮板6上均设有用于种植以硝酸盐为营养盐的挺水植物的挺水植物种植区7，用于降低硝化反应过程中产生的硫酸盐的浓度。

水下动力部，包括底部平台8以及分别设置在底部平台8同一侧边的两角上的两个用于提供水下推进动力的螺旋桨推进器9。

太阳能板3与气泵2、指令处理中心4以及螺旋桨推进器9电性连接，用于提供电能。

微生物发生部，包括两端分别通过固定线圈10固定于顶部平台1和底部平台8上的两个圆柱状微生物发生管11以及四个三角形柱状微生物发生柱12。

曝气部，包括设置在顶部平台1与底部平台8上设置的固定线圈10之间的竖直空间中的曝气盘13以及设置在曝气盘13中的用于曝气的曝气管14。

曝气盘13位于竖直空间中的任意一个水平位置，曝气盘13中设有用于曝气的曝气管14，曝气管14选用微孔曝气管，该曝气管14的最外层设有过滤层来过滤水体中的悬浮物。

曝气盘13通过输气管15与气泵2连接，输气管15将气泵2产生的气体导入到曝气盘13上，并在内部气压的作用力下使得气体通过曝气管14上的微孔持续不断的逸散到水体内，从而实现快速高效对水体内的溶解氧进行补充。

运行模式分为用于对黑臭水体的速效处理的定点模式和用于水质维稳的巡航模式，当运行模式为定点模式时，圆柱状微生物发生管11以及三角形柱状微生物发生柱12同时接触水体，装置进行定点曝气，曝气功率最大化，当运行模式为巡航模式时，三角形柱状微生物发生柱12接触水体，同时水下动力部进行动使得装置进行动力推进，并且进行正常功率的曝气。

四个三角形柱状微生物发生柱12的两端均固定于顶部平台1与底部平台8的四个角上。

图2是本发明的实施例中的圆柱状微生物发生管的结构示意图，图3是本发明的实施例中的微生物介质Ⅰ的俯视图，图4是图3的AA′的剖面图。

如图2、图3以及图4所示，柱状微生物发生管11为圆柱状，柱状微生物发生管11中放置有圆环带孔形的微生物介质Ⅰ，该微生物介质Ⅰ的配置方法包括以下步骤：

步骤1，选取粒径为2mm-4mm生物质电厂发电作业产生的生物质灰渣，将灰渣进行水洗和去杂质后，得到去杂质后的灰渣；

步骤2，选取质量为N的去杂质后的灰渣，向去杂质后的灰渣中加入0.1N的粘结剂、0.25N的纯水以及菌液，得到混合物；

步骤3，将混合物搅拌成形后进行装模，在混合物自然风干后进行脱模，即得到微生物介质Ⅰ，

其中，菌液中包含葡萄糖、菌种与无菌水，质量比为2:1:100，菌种为硝酸菌和芽孢杆菌的混合菌种，菌液的配置方法包括以下步骤：将葡萄糖加入热水溶解并冷却至室温，再加入无菌水，使得葡萄糖与无菌水的质量比为2:100，再加入菌种后放入培养容器中，在30℃-35℃的温度下培养48-72h，培养结束后，即得到菌液，当菌液的Ph≤4时，进行使用。

图5是本发明的实施例中的三角形柱状微生物发生柱的结构示意图，图6是本发明的实施例中的微生物介质Ⅱ的实物图，图7是本发明的实施例中的微生物介质Ⅱ的BET扫描图。

如图5、图6以及图7所示，三角形柱状微生物发生柱12为三角形柱状，三角形柱状微生物发生柱12中放置有粒状的微生物介质Ⅱ，微生物介质Ⅱ的孔径为1.421nm，该微生物介质Ⅱ的配置方法包括以下步骤：

步骤1，选取质量为M的固体材料，将固体材料与0.45M-0.5M的纯水混合，用搅拌机搅拌15分钟至混合均匀，得到混合均匀的材料；

步骤2，将混合均匀的材料转移至造粒机，并将造粒机制造出的颗粒在1000℃下烧制2小时，制成多孔介质，再将多孔介质进行微生物负载操作，即得到微生物介质Ⅱ，

其中，固体材料中含有0.4M高岭土、0.4M膨润土、0.15M木屑和0.05M酸钠。

本实施例的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置对于水质差的水体的处理方式：

某河道水质情况为：COD的含量为68mg/L，DO(溶解氧)含量为1.5mg/L，氨氮含量为13mg/L，透明度为0.5m，根据地表水环境质量标准GB3838-2002及相关质量标准可知，该河道水体水质属于轻度黑臭水体水质(DO含量为0.2-2mg/L，氨氮含量为8-15mg/L，透明度为0.25-0.1m)，根据水质情况，判断该河道应采用定点模式来对黑臭水体进行速效处理，通过在线系统或APP向指令处理中心发送定点模式运行指令，指令处理中心的信号接收器收到指令后，通过信号处理器将指令转换成电子信号，装置接收到电子信号后开始运行定点模式程序，圆柱状微生物发生管以及三角形柱状微生物发生柱同时接触水体，装置进行定点曝气，曝气功率最大化，此时水体中DO含量迅速上升，水体中好养微生物，例如硝化菌，开始大量繁殖，与此同时，微生物发生部开始持续不断向水体中缓释好氧菌，水体中硝化菌等好氧菌的浓度急速上升，对河道中含量较高的有机物开始高强度处理，从而迅速降低水体中氨氮和COD含量，持续运行一段时间后，水体水质得到有效恢复，脱离黑臭水体水质标准，水生态得到一定程度的恢复。

在水体水质恢复到一定程度内，例如地表水环境质量标准GB3838-2002中Ⅴ类水质标准以上水质，将运行模式切换至巡航模式来进行水质维稳，通过在线系统或APP向指令处理中心发送巡航模式运行指令，指令处理中心的信号接收器收到指令后，通过信号处理器将指令转换成电子信号，装置接收到电子信号后开始运行巡航模式程序，此时，三角形柱状微生物发生柱接触水体，水下动力部进行正常工作，装置进行动力推进，并且进行正常功率的曝气，实现较为适宜的溶解氧和微生物量的补充，使该河道水质长久持续维持在地表水环境质量标准GB3838-2002中Ⅳ类水质或以上。

<实施例二>

具有能源动力中心部、悬浮支撑部、水下动力部、微生物发生部以及曝气部。与实施例一相比，对于水质情况一般的水体的处理方式与其不同，具体处理方式如下：

某河道水质情况：COD含量为35mg/L，DO(溶解氧)含量为2.5mg/L，氨氮含量为1.8mg/L，根据地表水环境质量标准GB3838-2002可知，该河道水体水质属于Ⅴ类水质(30mg/L≤COD≤40mg/L，3mg/L≥DO≥2mg/L，1.5mg/L≤氨氮≤2.0mg/L)，根据水质情况，判断该河道应该采用水质维护与保障措施，将装置运行模式切换至巡航模式来进行水质维稳，通过在线系统或APP向指令处理中心发送巡航模式运行指令，指令处理中心的信号接收器收到指令后，通过信号处理器将指令转换成电子信号，装置接收到电子信号后开始运行巡航模式程序，此时，三角形柱状微生物发生柱接触水体，水下动力部进行正常工作，装置进行动力推进，并且进行正常功率的曝气，实现较为适宜的溶解氧和微生物量的补充，使该河道水质长久持续维持在地表水环境质量标准GB3838-2002中Ⅳ类水质或以上。

实施例的作用与效果

由实施例一可知，当对水质较差的黑臭水体进行处理时，通过定点模式和巡航模式的综合使用，能够使得水体水质有效的得到了修复和维护。

由实施例二可知，当对水质一般的水体的进行处理时，通过巡航模式对水质进行维稳，能够有效的维护水体水质。

另外，本实施例的基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置能够针对不同水质情况来切换不同的运行模式来针对性的处理不同水质情况的水体，有效的提高了设备使用效率，实现了高效、节能、环保、和谐的对水体水质进行修复与维护。

综上，实施例一和实施例二所涉及的基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，因为具有两种运行模式，所以，能够针对不同的水体水质情况来选择不同的模式进行处理，提高了设备使用效率；因为设有悬浮支撑部悬浮在水中，并通过螺旋桨推进器来进行推进，所以，能够机动灵活的对水体进行处理；因为设有悬浮支撑部、微生物发生部以及曝气部，将曝气、推流和微生物发生的功能集合于一体，所以，能够全方位对各类水域水体进行处理。因此，本发明的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置能够全方位、大范围、强机动性的对各类水域水体水质进行处理，有效的满足了对水体水质的应急处理以及常规维护的需求，实现了高效节能的对水体水质进行修复与维护。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，悬浮于水中，其特征在于，包括：

能源动力中心部，包括顶部平台、设置在所述顶部平台中心位置的用于产气的气泵、设置在所述气泵上方的用于将太阳能转化为电能的太阳能板以及衔挂在所述太阳能板的边缘内侧的用于接收运行指令来切换运行模式的指令处理中心；

悬浮支撑部，用于产生浮力，包括分别设置在所述顶部平台四周的两个椭圆形悬浮板以及两个矩形悬浮板；

水下动力部，包括底部平台以及分别设置在所述底部平台同一侧边的两角上的两个用于提供水下推进动力的螺旋桨推进器；

微生物发生部，包括两端分别通过固定线圈固定于所述顶部平台和所述底部平台上的两个圆柱状微生物发生管以及四个三角形柱状微生物发生柱；以及

曝气部，包括设置在所述顶部平台与所述底部平台上设置的所述固定线圈之间的竖直空间中的曝气盘以及设置在所述曝气盘中的用于曝气的曝气管，

其中，所述指令处理中心中具有信号接收器和处理器，

所述信号接收器用于接收通过在线系统或APP发送的所述运行指令，

所述处理器用于将所述运行指令转换为电子信号并根据所述电子信号来确定所述运行模式，

所述两个矩形悬浮板上均设有用于种植以硝酸盐为营养盐的挺水植物的挺水植物种植区，

所述四个三角形柱状微生物发生柱的两端均固定于所述顶部平台与所述底部平台的四个角上。

2.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述太阳能板与所述气泵、所述指令处理中心以及所述螺旋桨推进器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述曝气盘位于所述竖直空间中的任意一个水平位置，

所述曝气管的最外层设有过滤层来过滤水体中的悬浮物。

4.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述曝气盘通过输气管与所述气泵连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述运行模式分为用于对黑臭水体的速效处理的定点模式和用于水质维稳的巡航模式，

当所述运行模式为所述定点模式时，所述圆柱状微生物发生管以及所述三角形柱状微生物发生柱同时接触水体，所述装置进行定点曝气，曝气功率最大化，

当所述运行模式为所述巡航模式时，所述三角形柱状微生物发生柱接触水体，同时所述水下动力部进行动使得所述装置进行动力推进，并且进行正常功率的曝气。

6.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述柱状微生物发生管中放置有圆环带孔形的微生物介质Ⅰ，该微生物介质Ⅰ的配置方法包括以下步骤：

步骤1，选取粒径为2mm-4mm生物质电厂发电作业产生的生物质灰渣，将所述灰渣进行水洗和去杂质后，得到去杂质后的灰渣；

步骤2，选取质量为N的所述去杂质后的灰渣，向所述去杂质后的灰渣中加入0.1N的粘结剂、0.25N的纯水以及菌液，得到混合物；

步骤3，将所述混合物搅拌成形后进行装模，在所述混合物自然风干后进行脱模，即得到所述微生物介质Ⅰ，

其中，所述菌液中包含葡萄糖、菌种与无菌水，质量比为2:1:100，

所述菌种为硝酸菌和芽孢杆菌的混合菌种，

所述菌液的配置方法包括以下步骤：将所述葡萄糖加入热水溶解并冷却至室温，再加入所述无菌水，使得所述葡萄糖与所述无菌水的质量比为2:100，再加入所述菌种后放入培养容器中，在30℃-35℃的温度下培养48-72h，培养结束后，即得到所述菌液，当所述菌液的Ph≤4时，进行使用。

7.根据权利要求1所述的一种基于微生物介质的免值守水体水质应急与保障装置，其特征在于：

其中，所述三角形柱状微生物发生柱中放置有粒状的微生物介质Ⅱ，该微生物介质Ⅱ的配置方法包括以下步骤：

步骤1，选取质量为M的固体材料，将所述固体材料与0.45M-0.5M的纯水混合，用搅拌机搅拌15分钟至混合均匀，得到混合均匀的材料；

步骤2，将所述混合均匀的材料转移至造粒机，并将所述造粒机制造出的颗粒在1000℃下烧制2小时，制成多孔介质，再将所述多孔介质进行微生物负载操作，即得到所述微生物介质Ⅱ，

其中，所述固体材料中含有0.4M高岭土、0.4M膨润土、0.15M木屑和0.05M酸钠。