CN110591908A - 微生物原位扩培系统及其操作方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微生物原位扩培系统及其操作方法和应用，其中微生物原位扩培系统包括储罐、营养剂投加装置、曝气设备、取水泵、投加泵以及控制柜。储罐具有进水口和出水口。营养剂投加装置和储罐连通，营养剂投加装置可操作地连续向储罐内投加营养剂。曝气设备向储罐内曝气。在使用时通过取水泵将污水输送至储罐，通过投加泵将储罐内的生产的微生物原液输送至需要投加的目标地点。营养投加装置、取水泵以及投加泵均和控制柜电性连接，以控制储罐内的进水量、出水量以及营养剂投加量。微生物扩培过程可连续进行，种子菌种一次投加，营养剂连续投加，大大提高微生物的脱氮效率、存活率，生产成本大幅度降低，操作简便。

Description

微生物原位扩培系统及其操作方法和应用

技术领域

本发明涉及微生物扩培技术，尤其涉及一种高效、节能、经济的微生物原位扩培系统。此外，本发明还提供所述微生物原位扩培系统的操作方法和应用。

背景技术

微生物发酵是指利用微生物在适宜的条件下将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。微生物发酵工程广泛应用于医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业及环境保护方面。

其中微生物原位扩培技术是以载体化的微生物为种子菌种，就地原位利用被污染水中污染物为营养源，通过微生物促生剂的催化作用，持续稳定的对种子菌种进行扩大培养，从而连续生产微生物原液的高新生化工艺。

而传统的微生物扩培技术为序批式，每个批次都要重新投加种子菌种，扩培过程不能连续进行，操作比较繁琐、扩培的数量难以快速提升，质量也难以保障，生产成本比较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物原位扩培系统及其操作方法和应用，解决现有的扩培技术不能连续进行，数量和质量难以提升的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种微生物原位扩培系统，所述微生物原位扩培系统包括储罐、营养剂投加装置、曝气设备、取水泵、投加泵以及控制柜。储罐具有进水口和出水口。营养剂投加装置和储罐连通，营养剂投加装置可操作地连续向储罐内投加营养剂。曝气设备和储罐连通并向储罐内曝气。取水泵和储罐的进水口连通，在使用时通过取水泵将污水输送至储罐。投加泵和储罐的出水口连通，在使用时通过投加泵将储罐内的生产的微生物原液输送至需要投加的目标地点。营养投加装置、取水泵以及投加泵均和控制柜电性连接，以控制储罐内的进水量、出水量以及营养剂投加量。

根据本发明一实施例，储罐内设有搅拌装置，取水泵和进水口之间通过PVC钢丝管和连接管连接。

根据本发明一实施例，储罐和投加泵的数量均为多个，每一个储罐对应地和一个投加泵连通，所述微生物原位扩培系统设有泵房，所有的投加泵均设置于泵房内；微生物原位扩培系统还包括电磁流量计，电磁流量计设置于投加泵和需要投加微生物原液的目标地点之间以控制投加流量。

根据本发明一实施例，所述微生物原位扩培系统包括喷嘴，喷嘴设置于需要投加微生物原液的目标地点，喷嘴和投加泵连通，在连通喷嘴和投加泵之间的管路上设有调节阀。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供上述任一项所述的微生物原位扩培系统的操作方法，包括以下步骤：

运行调试步骤：在运行前分别对储罐、营养剂投加装置、曝气装置进行调试，以确保稳定运行，其中储罐的进水路径上设有进水阀，储罐的出水路径上设有出水阀，储罐具有净化槽；

工程菌驯化步骤：将取水泵和投加泵均关闭，将预定量的工程菌和营养剂投加于储罐内，并打开曝气设备对工程菌进行驯化，驯化过程中通过营养投剂加装置按照预定的比例向储罐内投加营养剂；

稳定投加扩培步骤：工程菌驯化完毕后，调节储罐的进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开取水泵和投加泵，曝气设备和营养剂投加装置保持持续打开，先将储罐中的微生物原液稳定地向目标地点投加半小时后，关闭投加泵而保持取水泵打开，待储罐的净化槽液面达到预定高度后关闭取水泵，使得工程菌的扩大培养和投加持续地进行。

根据本发明一实施例，运行调试步骤包括：

储罐调试步骤：检查整个所述微生物原位扩培系统是否正常运转，将储罐的进水阀和出水阀全部打开，打开曝气设备，使得所述微生物原位扩培系统正常运作2-4h；然后调节储罐的进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开取水泵、投加泵以及曝气设备，使得所述微生物原位扩培系统正常运作半小时以上；

营养剂投加装置调试步骤：调节营养剂投加装置，保证营养投加装置48h内稳定工作。

根据本发明一实施例，工程菌驯化步骤每天进行一次。

根据本发明一实施例，所述微生物原位扩培系统的操作方法包括定期检测步骤：净化槽的出水水质每两周进行一次定期取样检测。

根据本发明一实施例，每1-2月向所述微生物原位扩培系统内补充一次工程菌，每2天向营养剂投加装置补充一次营养剂。

根据本发明的又一个方面，本发明进一步提供上述任一项所述的微生物原位扩培系统在河道水体处理中的应用，其中取水泵安置于河道中以从河道中取水，投加泵通过埋地铺设的管道接通至河道内。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明通过取水泵直接将污水输送至储罐内用于微生物菌种的原位扩培，通过营养剂投加装置连续向储罐内投加营养剂，并在曝气的条件下使得微生物主要直接利用污水中的物质为营养源而持续稳定地扩大培养，连续生产出微生物原液。取水泵可操作地源源不断地输送污水，而生产出来的微生物原液则可以通过投加泵输送至目的地。整个所述微生物原位扩培系统可以连续不断地进行生产，而且可以始终保持储罐中装有微生物菌种，无需每次重新投加菌种，是连续性生产而不是序批性生产，生产效率大大提升。在实际操作中，用户通过控制柜控制取水泵、投加泵、营养剂投加装置即可自动控制整个所述微生物原位扩培系统的自动化、智能化、一体化生产。

附图说明

图1是本发明提供的第一个实施例的微生物原位扩培系统的结构示意图；

图2是本发明提供的第二个实施例的微生物原位扩培系统的结构示意图；

图3是本发明提供的所述微生物原位扩培系统应用于河道水体处理后水质监测效果图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

如图1所示，本发明提供一种微生物原位扩培系统，可以连续地生产微生物原液。所述微生物原位扩培系统包括储罐10、营养剂投加装置20、曝气装置(图中未示出)、取水泵30、投加泵40以及控制柜50。

储罐10提供微生物扩培的环境场所。储罐10具有进水口101和出水口102。为了使得微生物、促生剂、营养剂等物质更加均匀分布于储罐10内，储罐10内设有搅拌装置11。例如，于图1中，搅拌装置11为三个搅拌叶片。

营养剂投加装置20和储罐10连通。营养剂投加装置20可操作地连续向储罐10内投加营养剂。

曝气设备和储罐10连通并向储罐10内曝气，从而给微生物的扩培提供合适的环境条件。

取水泵30和储罐10的进水口101连通。具体地，取水泵30和进水口101之间通过PVC钢丝管31和连接管连接。在使用时通过取水泵30将污水输送至储罐10内，以给微生物的扩培提供水源。例如，若所述微生物原位扩培系统应用于河道黑臭水体的处理时，取水泵30直接安装于河道内，通过取水泵30直接抽取河道内的黑臭水体作为储罐10内的微生物扩培水源。

投加泵40和储罐10的出水口102连通。在使用时，通过投加泵40将储罐10内生产的微生物原液输送至需要投加的目标地点。例如，若所述微生物原位扩培系统应用于处理河道的黑臭水体，则通过投加泵40将储罐10内扩培的微生物原液直接输送至河道内，使得微生物利用河道内的黑臭污水进行微生物发酵，从而改善河道水质。

营养投加装置20、取水泵30以及投加泵40均与控制柜50电性连接，以控制储罐10内的进水量、出水量以及营养剂投加量。通过控制柜50的控制作用，实现所述微生物原位扩培系统的自动化、智能化、一体化连续生产。

如图1所示，所述微生物原位扩培系统应用于河道黑臭水体的处理。将取水泵30安置于河道内，从河道中取水至储罐10内。投加泵40通过管道60例如UPVC(硬聚氯乙烯)管接至河道内。所述微生物原位扩培系统运行时，取水泵30将河道中的污水抽取至储罐10内；向储罐10内加入预定量的微生物，也即工程菌，并通过营养剂投加装置20向储罐10内连续定量投入工程菌扩培所需的营养剂，通过曝气装置向储罐10内曝气，从而给工程菌提供适宜的环境条件；这样工程菌在储罐10内即可扩培生长，从而连续地生产中微生物原液。储罐10内生产的微生物原液通过投加泵40投加至河道的黑臭水体中进行生物发酵，从而改善河道水质。

为了使得生产的微生物原液能够均匀分布于河道中，根据需要和河道的情况，采用多根管道60，将其中一根管道60作为主路连通投加泵40，其余管道60作为支路均通过三通接头61通于作为主路的管道60并分别接至河道的不同位置，从而针对性地将微生物原液均匀地投加到河道的不同位置，提升微生物的存活率和发酵效率，有利于改善水质。作为支路的管道60设有阀门62以单独控制每个目标地点的管道60开闭。可选地，阀门62为球阀。

如图2所示，在本发明第二个实施例的所述微生物原位扩培系统中，储罐10和投加泵40的数量均为多个，每一个储罐10对应地和一个投加泵40连通。所述微生物原位扩培系统设有泵房70，所有的投加泵40均设置于泵房70内。所述微生物原位扩培系统还包括电磁流量计80，电磁流量计80设置于投加泵40和需要投加微生物原液的目标地点之间以控制投加流量。

如图2所示，储罐10和投加泵40的数量均为四个，则电磁流量计80也相应地为四个，四个电磁流量计80一一对应地设置于每一个投加泵40和相应的投加微生物原液的目标地点之间，从而分别控制每一条路径上的投加流量。

所述微生物原位扩培系统还包括喷嘴90，喷嘴90设置于需要投加微生物原液的目标地点，喷嘴90和投加泵40通过管道连通，在连通喷嘴90和投加泵40之间的管路上设有调节阀91。喷嘴90的数量根据实际需要可为一个或多个。当喷嘴90的数量为多个时，每一个喷嘴90和对应的投加泵40之间的连通管路上设有调节阀91，所有的调节阀91分别控制各个喷嘴90的开闭。可选地，调节阀91为电动调节阀。

对于储罐10的数量较多的所述微生物原位扩培系统来说，由于整个结构会相对更复杂，因此所述微生物原位扩培系统设有中控室100和配电间110，控制柜50安装于控制室100。配电间110内配电设施给控制柜50供电。在运行时，工作人员通过在中控室100操控整个所述微生物原位扩培系统的运行。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供所述微生物原位扩培系统的操作方法，包括以下步骤：

运行调试步骤：在运行前分别对储罐10、营养剂投加装置20、曝气装置进行调试，以确保稳定运行，其中储罐10的进水路径上设有进水阀，储罐10的出水路径上设有出水阀，储罐10具有净化槽；

工程菌驯化步骤：将取水泵30和投加泵40均关闭，将预定量的工程菌和营养剂投加于储罐10内，并打开曝气设备对工程菌进行驯化，驯化过程中通过营养投剂加装置20按照预定的比例向储罐10内投加营养剂；

稳定投加扩培步骤：工程菌驯化完毕后，调节储罐10的进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开取水泵30和投加泵40，曝气设备和营养剂投加装置20保持持续打开，先将储罐10中的微生物原液稳定地向目标地点投加半小时后，关闭投加泵40而保持取水泵30打开，待储罐10的净化槽液面达到预定高度后关闭取水泵30，使得工程菌的扩大培养和投加持续地进行。

其中运行调试步骤包括以下子步骤：

储罐调试步骤：检查整个所述微生物原位扩培系统是否正常运转，将储罐10的进水阀和出水阀全部打开，打开曝气设备，使得所述微生物原位扩培系统正常运作2-4h；然后调节储罐10的进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开取水泵30、投加泵40以及曝气设备，调节作为支路的管道60的阀门62和投加泵40的位置，使得所述微生物原位扩培系统正常运作半小时以上。

营养剂投加装置调试步骤：调节营养剂投加装置20，保证营养投加装置20在48h内稳定工作。

运行调试完毕后，先要对投放预定量的工程菌进行驯化，使得工程菌提前适应将来发酵环境。例如，若是将生产的微生物原液投加到河道中进行污水处理，那么需要取用河道中的水驯化工程菌，使得工程菌提前适应河道水环境。在工程菌驯化步骤中，将适量的工程菌和配制的营养剂投加到装有河道水的储罐10中，曝气设备24h打开持续向储罐10内曝气。根据工程菌的驯化状况确定后续的工程菌具体投放时间。驯化过程中通过营养投剂加装置20按照预定的比例向储罐10内投加营养剂，以提供工程菌驯化过程所需营养剂。可选地，根据实际情况，工程菌驯化步骤每天进行一次。

工程菌驯化完毕后，调节储罐10的进水阀门到1/2，出水阀门全开，作为支路的管道60的阀门62参照运行调试步骤中的阀门位置打开，取水泵30和投加泵40同时打开。然后先将储罐10中的微生物原液向目标地点例如河道水体中稳定地投加半小时，接着关闭投加泵40，取水泵30继续打开，待储罐10的净化槽液面达到预定液面后关闭取水泵30，使得微生物在储罐10内扩大培养。在这个过程中曝气设备始终保持24h打开，使得工程菌的扩大培养和投加持续地进行。

此外，所述微生物原位扩培系统的操作方法还包括定期检测步骤：对储罐10的净化槽的出水水质每两周进行一次定期取样检测。通过定期检测出水水质，可以获知工程菌的生产数量和品质状况，并根据检测结果调整营养剂的投加量、驯化时间等参数。

整个所述微生物原位扩培系统在持续运行时，每1-2个月向所述微生物原位扩培系统补充一次工程菌，每2天向营养剂投加装置20补充一次营养剂，确保工程菌活性。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供所述微生物原位扩培系统在河道水体处理中的应用，以采用所述微生物原位扩培系统处理瓜沥船闸河水体为例，达到消除河道黑臭水体现象的目标(透明度≥25cm，DO≥2mg/L，ORP≥50mv，氨氮≤8mg/L)。其中取水泵30安置于河道中以从河道中取水，投加泵40通过埋地铺设的管道接通至河道内。瓜沥船闸河全长850米，宽约7米，水深约1.0-1.5米，常水位水域面积约5500m²。经治理后，瓜沥船闸河水体水质监测效果见图3，其中取水口处水体为向河道水体内投加了微生物原液，经过工程菌的发酵处理后的水体，而土围坝处水体则基本为原始污水。经过对比可知，经过工程菌的发酵处理后，取水口处的水体内氨氯和总磷均有明显下降。

本发明针对现有传统技术的缺点，开发了一种微生物高效、节能、经济的微生物原位扩培系统，并提供了其操作方法和应用。微生物扩培过程可连续进行，种子菌种一次投加，营养剂连续投加，大大提高微生物的脱氮效率、存活率，生产成本大幅度降低，操作简便。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。

Claims (10)

1.一种微生物原位扩培系统，其特征在于，包括：

储罐，具有进水口和出水口；

营养剂投加装置，和所述储罐连通，所述营养剂投加装置可操作地连续向所述储罐内投加营养剂；

曝气设备，和所述储罐连通并向所述储罐内曝气；

取水泵，和储罐的所述进水口连通，在使用时通过所述取水泵将污水输送至所述储罐；

投加泵，和所述储罐的出水口连通，在使用时通过所述投加泵将所述储罐内的生产的微生物原液输送至需要投加的目标地点；

控制柜，所述营养投加装置、所述取水泵以及所述投加泵均和所述控制柜电性连接，以控制所述储罐内的进水量、出水量以及营养剂投加量。

2.根据权利要求1所述的微生物原位扩培系统，其特征在于，所述储罐内设有搅拌装置，所述取水泵和所述进水口之间通过PVC钢丝管和连接管连接。

3.根据权利要求1所述的微生物原位扩培系统，其特征在于，所述储罐和所述投加泵的数量均为多个，每一个所述储罐对应地和一个所述投加泵连通，所述微生物原位扩培系统设有泵房，所有的所述投加泵均设置于所述泵房内；所述微生物原位扩培系统还包括电磁流量计，所述电磁流量计设置于所述投加泵和需要投加微生物原液的目标地点之间以控制投加流量。

4.根据权利要求1-3任一所述的微生物原位扩培系统，其特征在于，所述微生物原位扩培系统包括喷嘴，所述喷嘴设置于需要投加微生物原液的目标地点，所述喷嘴和所述投加泵连通，在连通所述喷嘴和所述投加泵之间的管路上设有调节阀。

5.根据权利要求1-4任一项所述的微生物原位扩培系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

运行调试步骤：在运行前分别对所述储罐、所述营养剂投加装置、所述曝气装置进行调试，以确保稳定运行，其中所述储罐的进水路径上设有进水阀，所述储罐的出水路径上设有出水阀，所述储罐具有净化槽；

工程菌驯化步骤：将所述取水泵和所述投加泵均关闭，将预定量的工程菌和营养剂投加于所述储罐内，并打开所述曝气设备对工程菌进行驯化，驯化过程中通过所述营养投剂加装置按照预定的比例向所述储罐内投加营养剂；

稳定投加扩培步骤：工程菌驯化完毕后，调节储罐的所述进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开所述取水泵和所述投加泵，所述曝气设备和所述营养剂投加装置保持持续打开，先将所述储罐中的微生物原液稳定地向目标地点投加半小时后，关闭所述投加泵而保持所述取水泵打开，待所述储罐的净化槽液面达到预定高度后关闭所述取水泵，使得工程菌的扩大培养和投加持续地进行。

6.根据权利要求5所述的微生物原位扩培系统的操作方法，其特征在于，运行调试步骤包括：

储罐调试步骤：检查整个所述微生物原位扩培系统是否正常运转，将储罐的所述进水阀和所述出水阀全部打开，打开所述曝气设备，使得所述微生物原位扩培系统正常运作2-4h；然后调节储罐的所述进水阀到1/2位置，完全打开出水阀，打开所述取水泵、所述投加泵以及所述曝气设备，使得所述微生物原位扩培系统正常运作半小时以上；

营养剂投加装置调试步骤：调节所述营养剂投加装置，保证营养投加装置48h内稳定工作。

7.根据权利要求5所述的微生物原位扩培系统的操作方法，其特征在于，所述工程菌驯化步骤每天进行一次。

8.根据权利要求5所述的微生物原位扩培系统的操作方法，其特征在于，包括定期检测步骤：对所述净化槽的出水水质每两周进行一次定期取样检测。

9.根据权利要求5所述的微生物原位扩培系统的操作方法，其特征在于，每1-2个月向所述微生物原位扩培系统补充一次工程菌，每2天向所述营养剂投加装置补充一次营养剂。

10.根据权利要求1-4任一所述的微生物原位扩培系统在河道水体处理中的应用，所述取水泵安置于河道中以从河道中取水，所述投加泵通过埋地铺设的管道接通至河道内。