CN111268793B - 一种污水处理用硝化菌的富集装置及应急投料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理用硝化菌的富集装置及应急投料方法，属于污水处理技术领域。富集装置包括富集桶及安装在富集桶内的曝气管路，富集桶包括盛装桶体及设有排气检测孔的桶盖；曝气管路包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至桶底部的连接管路，及安装在连接管路的上端口部上的外连接头；桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定上端口部和/或外连接头；外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头；外连接头包括由送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制进气端口部的通断。该富集装置在便于菌种富集操作的同时，便于运输与自动投料操作，可广泛用于污水处理厂污水生化处理过程中受冲击后的应急恢复等领域。

Description

一种污水处理用硝化菌的富集装置及应急投料方法

技术领域

本发明涉及污水处理用菌种的富集及其应急投料技术领域，具体地说，涉及一种污水处理用硝化菌的富集装置及基于该富集装置对污水处理系统进行硝化菌应急投料的方法。

背景技术

随着国家对水环境治理的日益重视，污水处理各相关污染物的出水标准也相应提高。作为已建成的污水处理厂，常在现有二级生物处理的基础上，增加深度处理工艺段来满足更高的出水标准要求。曝气生物滤池作为比较成熟的生物膜法污水处理技术被广泛应用于深度处理工艺段中，是集生物氧化和截留悬浮固体为一体的综合性污水处理工艺，例如公开号为CN209989133U的专利文献所公开的技术方案。某些污水处理厂由于管理和运行上的不足，存在总氮脱除困难的问题。在导致总氮超标的因素中，氨氮不能有效氧化是重要原因之一。在污水生物处理过程中，氨氮是通过硝化菌在好养条件下转化为硝酸盐得以去除，硝化菌属于自养型细菌，生长周期长，能达到7天左右，且生长条件较苛刻，对温度、PH值和有毒有害物质较敏感，抵抗外界冲击能力较弱，自身恢复能力较差。外界冲击对硝化菌的影响在污水处理厂的运行中时常发生，例如污水的PH值范围、重金属浓度等超过预设范围，由此污水达标排放将会受到严峻考验。因此需要在该冲击事件结束后，能够快速地恢复硝化菌的污水处理能力，因此，基于富集投料技术的应急恢复作为污水处理厂保证曝气生物滤池正常运行的应急措施显得十分重要。

在对硝化菌进行投料前，需先对硝化菌进行富集，再运输至污水处理厂进行投料，为了便于富集、运输及投料，会利用公开号为CN105233665A等专利文献所公开的载体填料进行菌种富集，通常做法是利用桶状结构充当硝化菌富集桶，利用置于桶体内的曝气管路进行曝气而提供富集所需的氧气，并通过抽检保持液进行硝酸根离子浓度检测而判断是否富集完成；在运输过程中，需先将曝气管路从桶体内拉出，再将桶体搬运至运输车辆上，再置入并摆好曝气管路；而在运输至污水处理厂后，需进行人工投料，具体操作过程如下，先人工将储料罐里的保持液倒出，接着将富集有大量硝化菌的载体填料倒入指定硝化菌投料口内，再利用先前倒出的培养液对富集桶进行清洗并倒入该硝化菌投料口中，不仅整个过程复杂而不便于人工操作，且需要根据水处理进程而按照预设时间点进行投料，需要占用大量人工而增加成本，甚至需要进行夜间操作，相关安全性也有欠缺；难以在污水处理过程中发生冲击事件后并在该冲击事件结束，能够及时地进行硝化菌的应急投料，以对污水处理系统的处理能力进行恢复。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种污水处理用硝化菌的富集装置，以便于硝化菌的富集、运输及自动化投料过程的操作，从而能降低人工操作量与人工成本；

本发明的另一目的是提供一种污水处理用硝化菌的富集装置，以提高应急投料过程的自动化程度；

本发明的再一目的是提供一种基于上述富集装置的污水处理硝化菌的应急投料方法，以应对污水处理过程中所受到的冲击。

为了实现上述主要目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的富集装置包括富集桶及安装在富集桶内的曝气系统，富集桶包括盛装桶体及桶盖；桶盖上设有排气检测孔，用于排气及抽液检测；系统管路包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至桶底部的连接管路，及安装在连接管路的上端口部上的外连接头；桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定上端口部和/或外连接头；外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头；外连接头包括由送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制连接管路的通断。

利用布设有排气检测孔及曝气装置的富集桶进行富集，能为富集过程提供检测及氧气所需；并将曝气管路设置成部分布设在富集桶内，并通过自闭阀与外接管路进行可拆卸地连接，且利用外接管路的套接动作进行开启，优选为插入式套接动作，并在完成富集之后搬运至运输车辆、及从运输车辆上搬运至投料口处，拔下外接管路并在排气检测孔内塞入密封塞而实现整个富集桶的密封，便于搬运；且便于更换场所之后的曝气外接管路的接入。

具体的方案为连接管路紧邻桶壁地延伸布置，曝气管路包括自桶底部的边缘延伸至底部中央区域处的出气管；排气检测孔上可拆卸地套装有由螺纹结构旋合的孔密封塞；桶盖通过螺纹结合而可拆卸地套装在盛装桶体的桶口上，且在二者间压有弹性密封圈。

优选的方案为自闭阀包括可拆卸且水密地套接在上端口部上的外套管，可拆卸地套装在外套管的前端口内的阀芯座，及可沿轴向往复移动地套装在外套管内的阀芯与自闭复位弹簧；阀芯包括导杆部及锥台状膨胀头部，阀芯座上设有与膨胀头部相适配的锥台状贯穿孔，贯穿孔的高度方向沿轴向布置且内端口为大径端口，外套管的后端部内壁凸起地设有环形内肩台；在环形内肩台与阀芯座的内端面之间紧压有依序布置的第一弹性密封圈、中间套管及第二弹性密封圈，以至少构建出用于容纳膨胀头部的阀腔，且阀腔仅以贯穿孔、环形内肩台的内孔及设于环形内肩台上的通过孔为进出口的密封腔；自闭复位弹簧的弹性复位力迫使膨胀头部紧压于贯穿孔的锥面上而闭合贯穿孔；环形内肩台的内孔构成与导杆部相适配的导孔。利用插装式套接动作触发自闭阀的开启，便于人工拆装操作。

进一步的方案为自闭复位弹簧为柱状压簧，柱状压簧套装在导杆部外，且一端面抵压于环形内肩台上，而另一端面抵压在膨胀头部的大径端面上；外部送气管接头包括外连管段及可转动地套装在外连管段外的接头套；接头套通过螺纹结构而可拆卸地套装在外套管的前端部外，外连管段的内部设有可穿过贯穿孔的外孔口而用于推压膨胀头部的推杆。

优选的方案为连接管路包括上管段、下管段及用于连接该两管段的套接管段，套接管段的端口部通过螺纹结构而与上管段及下管段的端口部可拆卸地套接，套接管段的两端部上的螺纹旋向相反；在相套接的两管端口部中，内套者的外周面凸起地设有环状外肩台，且在外套者的端面与环状外肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈，或外套者的内周面凸起地设有环状内肩台，且在内套者的端面与环状内肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈；该弹性密封圈为可更换或叠加多个而用于调整两管端口部间的安装距离。能有效地适配一定深度范围的桶体。

为了实现上述另一目的，本发明提供的优选方案为富集桶包括固设在盛装桶体下方的投料筒体，盛装桶体的底面上设有与投料筒体的上端口对接的连通孔口，以至少构成硝化菌载体填料的投料口；在投料筒体内可沿轴向移动地套装有阀芯组件，阀芯组件能从上筒口推出投料筒体，而开启投料口。进一步地提高应急投料过程的自动化程度。

进一步的方案为投料筒体的上端部上设有抽吸接口，以利用泵通过抽吸接口而对投料筒体内的保持液进行抽吸，及通过外连接头而将所抽吸且预存的保持液泵回盛装桶体内，以进行回冲；阀芯组件用于与投料筒体构成以上端口、投料筒体的下端口及抽吸接口为连通口的三通控制阀结构，而仅连通上端口与下端口，以构建出能供载体填料通过的第一通道，或仅连通上端口与抽吸接口，而构建出具有载体填料滤网的保持液通道。通过在盛装桶体的底部布设能构建出载体填料通道与具有载体填料滤网的液体通道的三通控制阀结构，从而可在预设时间点或检测到预定条件等投料决定事件发生时，投料控制装置控制阀芯组件在投料筒体内的位置，而构建出液体通道，利用管路系统将保持液进行抽吸，接着进一步改变阀芯组件在投料筒体内的位置，而构建出第一通道，从而将载体填料及其上的硝化菌投入投料口中，再利用管路系统向盛装桶体内泵入保持液而进行冲洗，从而能够很好地实现自动化投料过程。

进一步的方案为阀芯组件包括柱状阀体及紧压于阀体与投料筒体的内壁之间的弹性密封圈；在阀体上，至少具有位于两组弹性密封圈之间的中空段部，中空段部的腔壁上布设有多排沿其轴向间距布置的筛孔，构成载体填料滤网，以在利用直线位移输出装置驱使阀芯组件沿轴向移动的过程中，能至部分筛孔位于盛装桶体的腔体内且部分筛孔与抽吸接口连通，及能至在投料筒体的上下两端口间存有第一通道；在连通孔口背离投料筒体的端面凸起地布设有多根限位条，多根限位条围成用于对阀芯组件进入桶内腔的移动进行限位导向的镂空导腔，相邻两根限位条之间的间隙构成可供载体填料通过的通道。阀体结构简单，便于制造与安装。

为了实现上述再一目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的应急投料方法基于上述富集装置，该富集装置安装在支撑安装板上，投料筒体的下端口与固设在支撑安装板上的接口结构对接，通过三通接口而将抽吸管路与泵回管路的端口与外连接头连接；该应急投料方法包括以下步骤：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制抽吸泵通过抽吸管路、连接管路及曝气管路，而将盛装桶体内的保持液抽吸并预存至储液罐中；

投料步骤，控制安装在支撑安装板上的直线位移输出装置驱使阀芯组件沿投料筒体的轴向朝上移动，并从上筒口推出投料筒体，以使盛装在盛装桶体内的硝化菌载体填料通过投料筒体滚入污水处理系统的硝化菌投料口内；

回冲步骤，控制回冲泵通过泵回管路、连接管路及曝气管路，而将预存于储液罐内的保持液泵回盛装桶体内以进行回冲，并通过投料筒体进入硝化菌投料口内。

为了实现上述再一目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的应急投料方法基于上述富集装置，该富集装置安装在支撑安装板上，投料筒体的下端口与固设在支撑安装板上的接口结构对接，抽吸接口与抽吸管路连通，外连接头与泵回管路连接；该应急投料方法包括以下步骤：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制安装在支撑安装板上的直线位移输出装置驱使阀芯组件沿投料筒体的轴向朝上移动第一预定距离，而构建出保持液通道，再控制抽吸泵通过抽吸管路与抽吸接口，对投料筒体内的保持液进行抽吸至并预存至储液罐中；

投料步骤，控制直线位移输出装置驱使阀芯组件再沿投料筒体的轴向朝上移动第二预定距离，以将阀芯组件从上筒口推出投料筒体，而构建出第一通道，使盛装在盛装桶体内的硝化菌载体填料通过投料筒滚入污水处理系统的硝化菌投料口内；

回冲步骤，控制回冲泵通过泵回管路、连接管路及曝气管路，而将预存于储液罐内的保持液泵回盛装桶体内以进行回冲，并通过投料筒体进入硝化菌投料口内。

基于上述结构的富集装置，可以预先对硝化菌进行富集，并在完成富集之后安装至位于污水处理系统的硝化菌投料口处，在检测到由于受冲击而出现对应污染源浓度增加这一事件时，通过控制已富集的硝化菌的应急投料，从而能够更好地补充应受冲击而所需硝化菌，能够很好应对污水处理所受冲击后的应急恢复。

附图说明

图1为本发明实施例1中富集装置的立体图；

图2为本发明实施例1中富集装置在大部分进行轴向剖视后的结构图；

图3为本发明实施例1中富集装置在略去集曝气装置后的结构分解图；

图4为图3中的A局部放大图；

图5为本发明实施例1中阀芯组件的结构图；

图6 为本发明实施例1中温度传感器的结构图；

图7为本发明实施例1中曝气装置的结构图；

图8为本发明实施例1中曝气装置在区别于图7所示视角下的结构图；

图9为图8中的B局部放大图；

图10为本发明实施例1中自闭阀的外套管的结构图；

图11为本发明实施例1中自闭阀的结构分解图；

图12为本发明实施例1中外部送气管接头的结构分解图；

图13为本发明实施例1中外部送气管接头与自闭阀的配合结构图；

图14为本发明实施例1中自闭阀在闭合时的结构图；

图15为本发明实施例1中自闭阀在开启时的结构图；

图16为本发明实施例1中支撑安装板及安装在其上的接口结构与直线位移输出装置的结构立体图；

图17为本发明实施例2中阀芯组件的结构图；

图18为本发明实施例2在工作过程中阀芯组件的位置示意图，其中，图（a）为将储料罐安装至支撑安装板上时，且连接件在直线位移输出装置的驱使下刚接触阀芯时的结构示意图，图（b）为构建出保持液通道时的结构示意图，图（c）为构建出第一通道时的结构示意图；

图19为图18（a）中的局部结构示意图；

图20为图18（b）中的局部结构示意图；

图21为图18（c）中的局部结构示意图；

图22为本发明实施例2中管路系统的结构示意图；

图23为本发明实施例1中管路系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

本发明的主要构思是通过对现有污水处理系统的硝化菌富集装置的结构进行改进，及对污水处理系统中的投料口结构进行改进，从而能利用前述改进后的富集装置进行自动地应急投料，以便于硝化菌的富集、运输与应急投料操作的同时，提高硝化菌投料的自动化程度，对于污水处理系统其他部分的结构，参照现有产品进行设计。

实施例1

如图1至图15所示结构为本发明污水处理用硝化菌的富集装置2；如图16所示结构为本发明投料控制装置，具体包括支撑安装板11及安装在其上的接口结构10与直线位移输出装置6；如图23所示结构为本发明中用于对保持液进行抽吸与泵回的管路系统12 ；富集装置2、管路系统12及投料控制装置一起组成本发明污水处理用硝化菌应急投料系统，即该应急投料系统用于对污水处理系统用的硝化菌进行应急投料。

在本实施例中，保持液为硝化菌培养液，硝化菌填料的直径为2毫米至3毫米；支撑板11上设有硝化菌投料口100，其安装在现有污水处理系统的投料口处。

参见图1至图15，富集装置2包括盛装桶体3，用于封装该盛装桶体3的桶口30的桶盖20，固设在盛装桶体3下方的投料筒体4，及套装在该盛装桶体3的下端部上的环状套座21。其中，盛装桶体3的本体为圆桶体结构，桶盖20与桶口30之间通过螺纹结构进行可拆卸地固连，并在桶盖20的下端面与盛装桶体3的桶口端面之间压有弹性密封圈，并在桶盖20上设有排气检测孔201，用于排气及抽液检测，从而能够进行曝气及判断是否富集完成；在排气检测孔201上可拆卸地套装有由螺纹结构旋合的孔密封塞202，从而在搬运过程中构建出密封腔室结构，避免保持液及填料的洒落。

在投料筒体4的筒腔内可沿其轴向移动地套装有结构如图5所示的阀芯组件5，在直线位移输出装置6的驱使下，该阀芯组件5能在投料筒体4的筒腔内上下移动；此外，本发明应急投料系统还包括由单片机所构建的控制单元，该单片机在接收到相应检测传感器所输出的检测信号表征需要投料或者为预设投料时间点时，控制继电器向直线位移输出装置6输出动作控制信号。如图2所示，在盛装桶体3的桶腔内套装有曝气系统7。

盛装桶体3的腔底面301为朝下凸起的渐缩斜面，从而便于载体填料与保持液在低洼处汇集而能更好地投料干净，在本实施例中腔底面板39为锥台状壳体结构，从而围成为锥面的腔底面301；在腔底面301的最低处上设有连通孔口310。

投料筒体4的本体为圆筒体结构，其上端与连通孔口310的下端口面固连，且其上端口与连通孔口310的下孔口对接，即用于连通投料筒体4的筒腔与盛装桶体3的内腔，且连通孔口310与投料筒体4的上端口对接的孔部口径大于等于投料筒体4的筒径，从而可允许通过投料筒体4内腔的阀芯组件5穿过连通孔口310；对于投料筒体4与盛装桶体3之间的固连方式，具体可以采用二者独立地制造出后再通过焊接、粘接等方式进行水密固连，也可以为二者以一体成型的方式制成，例如可以为浇铸或注塑方式制成，即可采用塑料进行制成，也可采用金属材料制成；在本实施例中，盛装桶体3与投料筒体4均采用塑料进行构建，且二者以一体注塑的方式制成；在盛装桶体3的上端部侧壁上设有安装通孔3300，用于安装曝气系统7的上端部结构。

在连通孔口310背离投料筒体4的端面凸起地布设有多根限位条31，在本实施例中为六条。在投料筒体4的筒腔上端部设有内肩台41，下端口部的外周面设有外螺纹42，用于与端盖帽420配合，并在二者间紧压弹性密封圈而实现对投料筒体4的下端口的密封。

如图2至图4所示，在盛装桶体3的底面板39上设有用于水密地安装温度传感器13的安装通孔390，如图4所示，安装通孔390的内孔面均为内螺纹结构；如图6所示，在温度传感器13的固定端部130上设有与安装通孔390相适配的外螺纹结构1300，并通过压在该固定端部130与安装通孔390的下端面之间的弹性密封圈而实现水密安装，并使传感端131位于盛装桶体3的内腔内，从而对液体温度进行监测。在本实施例中，安装通孔390位于底面板39的中央区域处。

如图2及图3所示，在环状套座21的侧壁上设有与温度传感器13的信号输出端子132电连接的信号中转接头19，其中，信号中转接头19可采用现有信号线中插接式公母接头组件中的一者进行构建，而另外一者连接于外连电路的端部上，在需要获取监测信号时接上，在不需要时拆下而便于操作。在环状套座21的内环壁上设有用于支撑盛装桶体3的底面的内肩台面2192。具体地，在环状套座21设有用于安装信号中转接头19的安装通孔2190。从而在本实施例中，将投料筒体4及传感器信号端子容纳于环状套座21的内腔内，以起到保护作用，且便于维修。

如图5所示，阀芯组件5包括柱状阀体50及紧压于该阀体50与投料筒体4的内壁之间的密封件，在本实施例中，密封件为三个，分别为弹性密封圈51、弹性密封圈52与弹性密封圈53。自上而下，阀体50包括设有沿其周向布置的环形凹槽54的上侧段部，及设有沿其周向布置的环形凹槽55、56的下侧段部，弹性密封圈51嵌入地套装在环形凹槽54内，弹性密封圈52、53嵌入地套装在环形凹槽55、56内，以在使用过程中，即使弹性密封圈51被推出投料筒体4的内腔，依将弹性密封圈52、53旧保留在投料筒体4的内腔内，有效地维持其在投料筒体内的安装稳定性与密封性能。此外，在本实施例中，由于多根限位条31围成用于对阀芯组件5进入盛装桶体3的内腔的移动进行限位导向的镂空导腔，且相邻两根限位条31之间的间隙构成可供载体填料通过的通道，从而能够维持稳定及避免阀芯组件5推进盛装桶体3的内腔内而导致横卧于连通孔口310时，减缓后续进度。

如图16所示，直线位移输出装置6的动子60与阀体50之间的连接件为多根并排布置的细杆16，在本实施例中，动子60上用于固定细杆16的安装面600为外凸的锥形面，以保证载体填料与保持液能够投料干净；在本实施例中二者为可分离地相接触结构，从而仅仅提供推力，此外也可将二者设置成固连结构而实现推拉功能。在本实施例中，直线位移输出装置6可以采用气缸、油缸及直线电机等进行构建，只需处理好防水即可，也可采用旋转电机与丝杆螺母机构进行构建，也要处理好防水问题。

如图7至图15所示，曝气系统 7包括布设在盛装桶体3的桶底部的曝气管路70，自桶壁上端部向下延伸至桶底部的连接管路71，安装在连接管路71的上端口部上的外连接头9，及与外连接头9与可拆卸地套装连接的外部送气管接头72；其中，曝气管路70包括紧贴桶底部边缘布置的环形管74及两根倾斜角度与腔底面301的锥面倾斜角度相同的出气管73，从而能紧贴腔底面301的表面布置；外连接头9包括由送气管接头72的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制所述进气端口部的通断；在本实施例中，曝气管路70仅有两个位于出气管73的自由端处的管口730作为出气口，从而能进行曝气的同时，能进行抽吸保持液的目的，具体为连接管路71紧邻桶壁地延伸布置，而出气管73自桶底部的边缘延伸至底部中央区域处。

连接管路71包括上管段710、下管段711及用于连接该两管段的套接管段712，套接管段712的端口部通过螺纹结构而与上管段710的下端口部及下管段711的上端口部可拆卸地套接，套接管段712的两端部上的螺纹旋向相反，从而朝一个方向转动而能同时拉近上下两管段之间的间距，以将外侧两端部分之间的间距调整至适配当前盛装桶体3的底部与安装通孔3300之间的间距，更好地利用同一规格的连接管路71适配一定尺寸范围内的盛装桶体3；在相套接的上管段710的下端口部与套接管段712的上端口部中，及下管段711的上端口部与套接管段712的下端口部中，内套者的外周面凸起地设有环状外肩台，且在外套者的端面与该环状外肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈，在本实施例中，上管段710的下端口部及下管段711的上端口部的外周面凸起地设有环状外肩台7100、7110，且在套接管段712的上下两端面与环状外肩台7100、7110的肩台面之间紧压有弹性密封圈713、714，且该两个弹性密封圈为可更换或叠加多个而用于调整两管端口部间的安装距离；当然，也可设置成外套者的内周面凸起地设有环状内肩台，且在内套者的端面与所述环状内肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈。

如图7至图9所示，上管段710为倒L型结构，设于桶壁上端部的安装通孔3300用于水密地套装固定上管段710的上端口部7101。

外连接头9上的自闭阀包括可拆卸且水密地套接在上端口部7101上的外套管90，可拆卸地套装在该外套管90的前端口内的阀芯座91，及可沿轴向往复移动地套装在外套管90内的阀芯92与自闭复位弹簧93。其中，阀芯92包括圆杆状的导杆部920及锥台状膨胀头部921；阀芯座91本体为圆柱体结构，外周面为螺纹结构911，其上设有与膨胀头部921相适配的锥台状贯穿孔910，该贯穿孔910的高度方向沿外套管90的轴向布置且内端口为大径端口，且在外端面内凹地设有一字型槽912，便于利用一字型螺丝刀拧紧；外套管90的本体为圆管结构，其后端部内壁凸起地设有环形内肩台901，后端部位于环形内肩台90外侧的内壁面为与设于上端口部7101上的外螺纹相适配的内螺纹结构902，后端部的外周面凸起地设有环形外肩台905，前端部内壁面为与螺纹结构911相适配的内螺纹903，前端部的外壁面为螺纹结构904；在环形内肩台901上设有通过孔9010。在安装过程中外肩台905将紧压弹性密封圈94，从而对安装通孔3300进行密封的同时，将上端口部7101固定在盛装桶体3的桶壁上；在环形内肩台901与阀芯座91的内端面之间紧压有依序布置的第一弹性密封圈95、中间套管96及第二弹性密封圈97，以至少构建出用于容纳膨胀头部921的阀腔，且该阀腔仅以贯穿孔910、环形内肩台901的内孔及设于该环形内肩台901上的通过孔9010为进出口的密封腔。

在本实施例中，自闭复位弹簧93为柱状压簧，其套装在导杆部920外，且一端面抵压于环形内肩台901上，而另一端面抵压在膨胀头部921的大径端面上，其弹性复位力迫使膨胀头部921紧压于贯穿孔910的锥面上而闭合该贯穿孔910，从而闭合该自闭阀；环形内肩台901的内孔构成与导杆部920相适配的导孔，以迫使阀芯92只能沿外套管90的轴向往复移动。

如图7及图12所示，外部送气管接头72包括外连管段720、弹性密封圈722及可转动地套装在外连管段720外的接头套721，在外连管段720的前端面上内凹地设有用于容纳弹性密封圈722的容纳槽7200；接头套721通过与螺纹结构904相适配的内螺纹结构7210而可拆卸地套装在外套管90的前端部外，外连管段720的内部设有可穿过贯穿孔910的外孔口而用于推压膨胀头部921的推杆7201，具体通过横杆7202固定在外连管段720的内腔内。在使用过程中，在无外部力作用时，在本实施例中具体为无外部送气管接头72套接动作时，在自闭复位弹簧93的复位力作用下，膨胀头部921紧压于贯穿孔910的锥面上而闭合该贯穿孔910，具体结构位置如图14所示；当进行套接动作时，随着接头套721旋进，此时结构如图13所示，弹性密封圈722仍处于未压缩状态；随着接头套721的进一步旋进，推杆7201抵靠膨胀头部921的前端面而驱使膨胀头部921与贯穿孔910的锥面相分离而构建出通道990，此时结构如图15所示，且使处于压缩状态的弹性密封圈722外套管的端面与外连管段720的端面之间，对二者间的连接处进行密封。

如图23所示，管路系统12包括通过管路87将三通接头87的第一接口与外连接头9连通，通过泵回管路82将回冲泵89与三通接头87的第二接口连通，通过抽吸管路84将抽吸泵85与三通接头87的第三接口连通，储液罐84通过管路88与回冲泵89的进口连通及通过管路86与抽吸泵82的出口连通，抽吸泵85用于通过抽吸管路84与管路81而将外连接头9处的液体抽吸至储液罐87，即通过曝气管路系统而将盛装桶体3内的保持液抽吸并保持至储液罐87内，及通过泵回管路82而将储液罐87内的液体泵送至外接接头9，以进入盛装桶体3内。

在本实施例中，支撑安装板11用于安装固定富集装置2与直线位移输出装置6，其中，富集装置2为可拆卸地安装在支撑安装板11，且位于支撑安装板11的上方侧，并通过固定支架（图中未示出）将直线位移输出装置6固定安装在支撑安装板11的下方侧，从而从下侧驱使阀芯组件5相对投料筒体4而沿该投料筒体4的轴向移动。

在使用过程中，先在富集装置2内富集，并在富集过程中，盖体20利用弹性密封圈密封桶口30，同时打开密封塞202而利用排气检验孔201进行排气及抽液检测，利用温度传感器13对整个富集过程进行监测，利用曝气管路系统对盛装桶体3进行曝气而提供富集所需的氧气，并在完成富集之后，通过卸下外部送气管接头72，并将密封塞202塞入排气检验孔201，构建出暂时密封环境而进行搬运，并在完成搬运到运输车辆上后，重新接入安置在车辆上的曝气输送管进行曝气，并卸下密封塞202。

在将富集装置2运输至污水处理现场后，通过螺纹结构将投料筒体4的下端口与固设在支撑安装板11上的接口结构10可拆卸地对接，即利用外螺纹42与内螺纹100进行旋合固定管，且在二者完全对接时，环状套座21的下端面支撑于支撑安装板11上，从而提高安装结构强度，此时，利用内肩台41、液体压力及弹性密封圈51、52、53与投料筒体4内壁面之间的摩擦力而将阀芯组件5保持在投料筒体4的内腔内，当然，可以在投料筒体4的上端口处布设有一根以上的弹性止挡条，从而进行限位，且不会对载体填料的流动造成阻隔，如果需要等待时间较长，可以重新接入曝气输出管路进行临时曝气。

在时间达到0预设时间点或者监测条件达到预设值时，例如，经处理所排出的水流中的相应物质浓度位于预设区间内时，按照下述步骤进行投料：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制抽吸泵85通过抽吸管路84、三通接头83、管路81及曝气管路系统而将盛装桶体3内的保持液抽吸并保持至储液罐87内。

其中，冲击事件通常包括污水PH值超过预设范围而呈现出酸性过高或者碱性过高的问题，或者污水温度过高或者过低，或者污水中的重金属含量偏高，而会导致部分硝化菌失去活性，使得污水处理系统的整体处理能力降低，由于这些冲击事件会随着水流的流动而结束，此时污水的PH值、温度和/重金属浓度等指标会恢复正常，但是硝化菌却无法恢复，此时可以通过温度传感器、重金属含量检测传感器、PH值检测传感器等对曝气生物滤池中污水中相关指标的监测而实现对冲击事件的发生与结束的监控。

投料步骤，在完成保持液的抽吸后，再控制单元控制直线位移输出装置6驱使阀芯组件5完全位于盛装桶体3的内腔，且由限位条31所限位导向，利用细杆16的位置支撑而保持位置，其下端面与连通孔口310的上端面之间存有足够大的间距，使载体填料能通过相邻两根限位条31之间的间隙进入投料筒体4的内腔内，从而利用细杆16与投料筒体4之间的间隙构建第一通道，以供载体填料在重力的作用下通过该第一通道而进入硝化菌投料口内，完成应急投料操作，从而能进行应急修复。

回冲步骤，并在完成进料后，开启回冲泵88将储液罐87内的保持液泵入盛装桶体3的内腔内，从而进行冲洗，其时间点为可以根据经验所设置的预设时长，也可对整个盛装桶体进行称重检测而判断载体填料是否投料完成，其可以在盛装桶体内保留少量载体填料，而利用后续保持液进行冲洗。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明，主要改进点在于阀芯组件的结构、管路系统结构级投料方法，对于与实施例中相同的结构与序号自动导入该实施例的结构描述中。

如图21及图22所示，在投料筒体4的上端部设有抽吸接口40，为了与之匹配，在环状套座21的侧壁上设有液体中继接口18，其一端口通过管路16与抽吸接口40对接，另一端口与管路系统12的抽吸管路81的进口对接，液体中继接口18可采用手动阀门进行构建，并在外连管路之后打开而在未外连管路时切断，也可采用自闭式阀门进行构建，在有对应接头插入时开启导通，而在未有对应接头接入时自闭合而关闭。

如图17至图21所示，阀芯组件5包括柱状阀体500及紧压于该阀体50与投料筒体4的内壁之间的密封件，在本实施例中，密封件为三个，分别为弹性密封圈51、弹性密封圈52与弹性密封圈53。在本实施例中，阀体50由三段部拼接而成，具体可采用焊接或粘接的方式进行拼接，也可采用三维打印的方式进行一体成型，自上而下，阀体50包括设有沿其周向布置的环形凹槽540的上侧段部54，腔壁上设有多排筛孔550的中空段部55，及设有沿其周向布置的环形凹槽560、561的下侧段部56，弹性密封圈51嵌入地套装在环形凹槽540内，弹性密封圈52、53嵌入地套装在环形凹槽560、561内，从而构成位于中空段部55上下两侧的各一组密封组件，对于阀体50可以根据需要设置多段内腔相连通的中空段部55，在本实施例中，中空段部75的腔壁上布设有九排沿其轴向间距布置的筛孔550，其孔径小于载体填料的外径，从而能构成载体填料滤网，即载体填料无法进入该中空段部55的内腔内。在使用过程中，即使弹性密封圈51被推出投料筒体4的内腔，依将弹性密封圈52、53旧保留在投料筒体4的内腔内，有效地维持其在投料筒体内的安装稳定性。此外，在本实施例中，由于多根限位条31围成用于对阀芯组件5进入盛装桶体的内腔的移动进行限位导向的镂空导腔，且相邻两根限位条31之间的间隙构成可供载体填料通过的通道，从而能够维持稳定及避免阀芯组件5推进盛装桶体3的内腔内而导致横卧于连通孔口310时，减缓后续进度。

如图22所示，管路系统12包括通过管路16、中转接头18与抽吸接口40连接的抽吸管路81，与外连接头9连接的泵回管路87，储液罐84，及泵系统；其中，泵系统包括回冲泵86与抽吸泵82，其中，抽吸泵82用于通过抽吸管路81而将抽吸接口40处的液体抽吸至储液罐84，及通过泵回管路87而将储液罐84内的液体泵送至外连接头9，以进入盛装桶体3内。

在将富集装置2运输至污水处理现场后，通过螺纹结构将投料筒体4的下端口与固设在支撑安装板11上的接口结构10可拆卸地对接，即利用外螺纹42与内螺纹100进行旋合固定管，且在二者完全对接时，环状套座21的下端面支撑于支撑安装板11上，从而提高安装结构强度，此时，各部分的结构如图18（a）与图19所示，此时，利用内肩台41、液体压力及弹性密封圈51、52、53与投料筒体4内壁面之间的摩擦力而将阀芯组件5保持在投料筒体4的内腔内，当然，可以在投料筒体4的上端口处布设有一根以上的弹性止挡条，从而进行限位，且不会对载体填料的流动造成阻隔。

在时间达到预设时间点或者监测条件达到预设值时，例如，经处理所排出的水流中的相应物质浓度位于预设区间内时，按照下述步骤进行硝化菌的应急投料：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制单元控制直线位移输出装置6驱使阀芯组件5从如图18（a）及图19所示的位置移动至如图18（b）及图20所示的位置，此时，部分筛孔550位于盛装桶体3的腔体内且部分筛孔550与抽吸接口40连通，从而在盛装桶体3的腔体与抽吸接口40构建出液体通道，且可利用筛孔550的大小限制而将载体填料阻隔在中空端部55的内腔外，此时利用抽吸泵82将盛装桶体3内的保持液全部抽吸至储液罐84内，完成对载体填料与保持液的分离。对于位置控制精度，可以在动子移动路程上布设传感器或者基于伺服电机的控制进行精确控制。即直线位移输出装置6至少用于驱使阀芯组件5沿其轴向移动，至部分筛孔720位于盛装桶体3的腔体内且部分筛孔720与抽吸接口40连通，而构建出具有载体填料滤网的液体通道。

投料步骤，在完成载体填料与保持液的分离后，控制单元控制直线位移输出装置6驱使阀芯组件5从如图18（b）及图20所示的位置移动至如图18（c）及图21所示的位置，此时，阀芯组件5完全位于盛装桶体3的内腔，且由限位条3所限位导向，利用细杆16的位置支撑而保持位置，其下端面与连通孔口310的上端面之间存有足够大的间距，使载体填料能通过相邻两根限位条31之间的间隙进入投料筒体4的内腔内，从而利用细杆16与投料筒体4之间的间隙构建第一通道，以供载体填料在重力的作用下通过该第一通道而进入硝化菌投料口内。即直线位移输出装置6至少用于驱使阀芯组件5沿其轴向移动，至在投料筒体4的上下两端口间存有供载体填料通过的第一通道。

回冲步骤，在完成进料后，开启回冲泵86将储液罐84内的保持液泵入盛装桶体3的内腔内，从而进行冲洗，其时间点为可以根据经验所设置的预设时长，也可对整个盛装桶体进行称重检测而判断载体填料是否投料完成，其可以在盛装桶体内保留少量载体填料，而利用后续保持液进行冲洗。为了提高冲洗效果，可以通过设置多个泵回接口32及调节成不同喷射角度而进行更高效的冲洗。

即在本实施例中，管路系统12用于通过抽吸接口40而对投料筒体4内的液体进行抽吸，及用于通过外连接头9而将所抽吸的液体泵回盛装桶体3内。阀芯组件5用于与投料筒体4构成以投料筒体4的上端口、下端口及抽吸接口40为三个连通口的三通控制阀结构，从而仅在连通投料筒体4的上端口与下端口时，能构建出能供载体填料通过的第一通道，及仅在连通投料筒体4的上端口与抽吸接口40时，能构建出具有载体填料滤网的保持液通道。

Claims (8)

1.一种污水处理用硝化菌的富集装置，包括富集桶及安装在所述富集桶内的曝气系统，所述富集桶包括盛装桶体及桶盖，其特征在于：

所述桶盖上设有排气检测孔，用于排气及抽液检测；

所述曝气系统包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至所述桶底部的连接管路，及安装在所述连接管路的上端口部上的外连接头；所述桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定所述上端口部和/或所述外连接头；

所述外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头；所述外连接头包括由所述外部送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制所述连接管路的通断；

所述连接管路紧邻桶壁地延伸布置，所述曝气管路包括从所述桶底部的边缘延伸至底部中央区域处的出气管；所述排气检测孔上可拆卸地套装有由螺纹结构旋合的孔密封塞；所述桶盖通过螺纹结合而可拆卸地套装在所述盛装桶体的桶口上，且在二者间压有弹性密封圈；

所述自闭阀包括可拆卸且水密地套接在所述上端口部上的外套管，可拆卸地套装在所述外套管的前端口内的阀芯座，及可沿轴向往复移动地套装在所述外套管内的阀芯与自闭复位弹簧；所述阀芯包括导杆部及锥台状膨胀头部，所述阀芯座上设有与所述膨胀头部相适配的锥台状贯穿孔，所述贯穿孔的高度方向沿所述轴向布置且内端口为大径端口，所述外套管的后端部内壁凸起地设有环形内肩台；在所述环形内肩台与所述阀芯座的内端面之间紧压有依序布置的第一弹性密封圈、中间套管及第二弹性密封圈，以至少构建出用于容纳所述膨胀头部的阀腔；所述阀腔为密封腔，且所述密封腔仅以所述贯穿孔、所述环形内肩台的内孔及设于所述环形内肩台上的通过孔为进出口；所述自闭复位弹簧的弹性复位力迫使所述膨胀头部紧压于所述贯穿孔的锥面上而闭合所述贯穿孔；环形内肩台的内孔构成与所述导杆部相适配的导孔。

2.根据权利要求1所述的富集装置，其特征在于：

所述自闭复位弹簧为柱状压簧，所述柱状压簧套装在所述导杆部外，且一端面抵压于所述环形内肩台上，而另一端面抵压在所述膨胀头部的大径端面上；

所述外部送气管接头包括外连管段及可转动地套装在所述外连管段外的接头套；所述接头套通过螺纹结构而可拆卸地套装在所述外套管的前端部外，所述外连管段的内部设有推杆；所述推杆可穿过所述贯穿孔的外孔口，而用于推压所述膨胀头部。

3.根据权利要求1或2所述的富集装置，其特征在于：

所述连接管路包括上管段、下管段及用于连接该两管段的套接管段，所述套接管段的端口部通过螺纹结构而与所述上管段及所述下管段的端口部可拆卸地套接，所述套接管段的两端部上的螺纹旋向相反；

在相套接的两管端口部中，内套者的外周面凸起地设有环状外肩台，且在外套者的端面与所述环状外肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈，或外套者的内周面凸起地设有环状内肩台，且在内套者的端面与所述环状内肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈；该弹性密封圈为可更换或叠加多个而用于调整两管端口部间的安装距离。

4.根据权利要求3所述的富集装置，其特征在于：

所述富集桶包括固设在所述盛装桶体下方的投料筒体，所述盛装桶体的底面上设有与所述投料筒体的上端口对接的连通孔口，以至少构成硝化菌载体填料的投料口；在所述投料筒体内可沿轴向移动地套装有阀芯组件，所述阀芯组件能从上筒口推出所述投料筒体，而开启所述投料口。

5.根据权利要求1或2所述的富集装置，其特征在于：

所述富集桶包括固设在所述盛装桶体下方的投料筒体，所述盛装桶体的底面上设有连通孔口；所述连通孔口与所述投料筒体的上端口对接，以至少构成硝化菌载体填料的投料口；在所述投料筒体内可沿轴向移动地套装有阀芯组件，所述阀芯组件能从上筒口推出所述投料筒体，而开启所述投料口。

6.根据权利要求5所述的富集装置，其特征在于：

所述投料筒体的上端部上设有抽吸接口，以利用泵通过所述抽吸接口而对所述投料筒体内的保持液进行抽吸，及通过所述外连接头而将所抽吸且预存的保持液泵回所述盛装桶体内，以进行回冲；

所述阀芯组件与所述投料筒体构成三通控制阀结构，所述三通控制阀结构以所述上端口、所述投料筒体的下端口及所述抽吸接口为连通口；

所述三通控制阀结构仅用于连通所述上端口与所述下端口，以构建出能供载体填料通过的第一通道；或所述三通控制阀结构仅用于连通所述上端口与所述抽吸接口，以构建出具有载体填料滤网的保持液通道。

7.一种污水处理用硝化菌的应急投料方法，用于污水处理过程中受到冲击后的应急恢复，其特征在于，所述应急投料方法基于权利要求5所述的富集装置；所述富集装置安装在支撑安装板上，所述投料筒体的下端口与固设在所述支撑安装板上的接口结构对接，且通过三通接口而将抽吸管路与泵回管路的端口与所述外连接头连接；所述应急投料方法包括以下步骤：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制抽吸泵通过所述抽吸管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将所述盛装桶体内的保持液抽吸并预存至储液罐中；

投料步骤，控制安装在所述支撑安装板上的直线位移输出装置驱使所述阀芯组件沿所述投料筒体的轴向朝上移动，并从上筒口推出所述投料筒体，以使盛装在所述盛装桶体内的硝化菌载体填料通过所述投料筒体滚入污水处理系统的硝化菌投料口内；

回冲步骤，控制回冲泵通过所述泵回管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将预存于所述储液罐内的保持液泵回所述盛装桶体内以进行回冲，并通过所述投料筒体进入所述硝化菌投料口内。

8.一种污水处理用硝化菌的应急投料方法，用于污水处理过程中受到冲击后的应急恢复，其特征在于，所述应急投料方法基于权利要求6所述的富集装置；所述富集装置安装在支撑安装板上，所述投料筒体的下端口与固设在所述支撑安装板上的接口结构对接，所述抽吸接口与抽吸管路连通，所述外连接头与泵回管路连接；所述应急投料方法包括以下步骤：

抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制安装在所述支撑安装板上的直线位移输出装置驱使所述阀芯组件沿所述投料筒体的轴向朝上移动第一预定距离，而构建出所述保持液通道，再控制抽吸泵通过所述抽吸管路与所述抽吸接口，对所述投料筒体内的保持液进行抽吸至并预存至储液罐中；

投料步骤，控制所述直线位移输出装置驱使所述阀芯组件再沿所述投料筒体的轴向朝上移动第二预定距离，以将所述阀芯组件从上筒口推出所述投料筒体，而构建出所述第一通道，使盛装在所述盛装桶体内的硝化菌载体填料通过所述投料筒滚入污水处理系统的硝化菌投料口内；

回冲步骤，控制回冲泵通过所述泵回管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将预存于所述储液罐内的保持液泵回所述盛装桶体内以进行回冲，并通过所述投料筒体进入所述硝化菌投料口内。

Images