CN112646705A - 一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用，属于环境治理技术领域；其中微生物智能原位连续驯化、扩培系统主要包括：营养液罐、专用种子菌种原液罐、微生物驯化扩培罐、搅拌装置一、搅拌装置二、搅拌装置三、计量泵一、计量泵二、计量泵三、计量泵四、微纳米曝气系统、空调、远程控制系统，本发明的目的是解决现有的微生物净水技术潜在的生物安全性风险，改变其分配采购投加的施工、运维方式，降低成本，同时通过远程智能控制系统，进行系统数据远程监测，集中控制，实现无人值守运维。

Description

一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和 应用
技术领域
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用，属于环境治理技术领域。
背景技术
近年来，我国经济快速发展，但环境污染却日益严重，自然水体受到了不同程度的污染，污染水体既影响自然环境对周边居民的生产、生活造成了不良影响，威胁到人们的健康安全。水污染问题已经成为我国经济社会发展的最重要制约因素之一，已经引起国家和地方政府的高度重视。国家和地方在政策、法规、工程、科技和教育等方面采取了一系列措施，对遏制水环境恶化的趋势发挥了重要作用，但水环境污染物问题尚未得到根本解决，水环境治理依然任重而道远。
常用的水体净化方法有物理化学法、物理机械法以及生物法，物理化学法大多是治标不治本的临时性方法，物理机械方法多为底泥清淤，施工过程伴有二次污染，且治理效果难以持续，容易反复。生物法常用的措施是外加微生物菌剂，目前常用的微生物菌剂大多是在工厂批量生产，运输至目标水体进行投放，由于不同水体环境下的微生物群落组成均有所差异，因此直接投放工厂批量生产的微生物菌剂存在潜在的生物安全性风险，且长期从工厂运输投放，成本相对较高，因此难以大范围普遍实施。
微生物驯化：在微生物培养基中循序渐进的加入靶向环境的材料或基质，让细菌逐渐适应并依赖靶向环境的材料或基质，从而达到改善或改变环境中的有效成分。在培养过程中，逐步加入某种物质，让细菌循序渐进的适应这个繁殖环境，从而驯化出对此种物质耐受或者能降解的微生物群体和种类。比如在某污染地点附近，周围本来微生物是多种多样的，但是随着污染物的对微生物的生长抑制和毒害作用，大部分的被抑制生长或者杀死，只有部分能适应或者产生变异的微生物留下来。应用领域一般应用于环保行业，医药发酵行业，食品发酵行业等。
微生物扩培：把微生物扩大培养后达到一定的数量和质量的培养过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用，以解决现有的微生物净水技术潜在的生物安全性风险，改变其分配采购投加的施工、运维方式，降低成本，同时通过远程智能控制系统，进行系统数据远程监测，集中控制，实现无人值守运维。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：包括厂房和河道，所述河道位于厂房外，所述厂房内设有远程控制系统、营养液罐、专用种子菌种原液罐、微生物驯化扩培罐和微纳米气泡发生器，所述微生物驯化扩培罐底部设有计量泵一，所述计量泵一入口连接有投加入口管，所述投加入口管一端连接微生物驯化扩培罐底部，所述计量泵一出口连接有投加出口管，所述投加出口管末端连接至河道，所述微生物驯化扩培罐设有计量泵二，所述计量泵二入口连接有原水入口管，所述原水入口管末端连接至河道，所述计量泵二出口连接有原水出口管，所述原水出口管末端连接至微生物驯化扩培罐并插入微生物驯化扩培罐内部，所述微生物驯化扩培罐顶部设有搅拌装置一，所述搅拌装置一设有电机，所述电机设有输出轴插入微生物驯化扩培罐内部并延伸至微生物驯化扩培罐底部，所述输出轴末端设有搅拌叶片，所述营养液罐设有搅拌装置二，所述专用种子菌种原液罐设有搅拌装置三，所述搅拌装置二和搅拌装置三结构同搅拌装置一，所述营养液罐设有计量泵三，所述计量泵三入口设有营养液入口管，所述营养液入口管末端连接至营养液罐底部，所述计量泵三出口设有营养液出口管一和营养液出口管二，所述营养液出口管一末端连接至微生物驯化扩培罐顶部并插入微生物驯化扩培罐内部，所述营养液出口管二末端连接至专用种子菌种原液罐顶部并插入专用种子菌种原液罐内部，所述专用种子菌种原液罐设有计量泵四，所述计量泵四入口设有原液入口管，所述原液入口管末端连接至专用种子菌种原液罐底部，所述计量泵四出口设有原液出口管，所述原液出口管末端连接至微生物驯化扩培罐顶部并插入微生物驯化扩培罐内部，所述微纳米气泡发生器出口连接有布气管，所述布气管分别连接有原液气管和扩培气管，所述原液气管从专用种子菌种原液罐顶部插入专用种子菌种原液罐内部，所述扩培气管从微生物驯化扩培罐顶部插入微生物驯化扩培罐内部，所述原液气管设有充氧调节电磁阀一，所述扩培气管设有充氧调节电磁阀二。
所述厂房外部设有自来水管网，所述自来水管网分别连接有水管一、水管二和水管三，所述水管一从专用种子菌种原液罐顶部插入专用种子菌种原液罐，所述水管二从营养液罐顶部插入营养液罐，所述水管三从微生物驯化扩培罐顶部插入微生物驯化扩培罐，所述水管一设有电磁水阀一，所述水管二设有电磁水阀二，所述水管三设有电磁水阀三。
所述厂房外部设有污水管网，所述污水管网分别连接有排空管一、排空管二和排空管三，所述排空管一连接至专用种子菌种原液罐底部，所述排空管二连接至营养液罐底部，所述排空管三连接至微生物驯化扩培罐底部，所述排空管一设有电磁排空阀一，所述排空管二设有电磁排空阀二，所述排空管三设有电磁排空阀三。
所述原液气管末端连接有布气装置一，所述扩培气管末端连接有布气装置二，所述布气装置一为圆形空心管道，所述布气装置一上部设有孔洞，所述布气装置二结构同布气装置一。
所述厂房内部设有空调，所述原水入口管末端设有滤网，所述厂房一侧设有大门，所述厂房内设有温度计。
所述营养液罐、专用种子菌种原液罐和微生物驯化扩培罐侧面均设有液位计，所述营养液出口管一设有营养液电磁阀一，所述营养液出口管二设有营养液电磁阀二。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的操作方法，其特征在于：种子菌种配置，采用收集目标水体的原水，在实验室培育分离土著微生物，并结合目标水体水质状况适当补充净水微生物菌种配置成专用于目标水体的专用种子菌种；根据专用种子菌种的组成结合目标水体的水质状况进行营养液配方设计；根据目标水体的水质状况进行系统运行参数设置；按照营养液配方在营养液罐进行营养液的配置；将专用种子菌种按比例投加至专用种子菌种原液罐，并加入自来水进行稀释混合；启动系统进行调试；调试完成即可进行微生物的连续驯化、扩培及投加，并通过远程智能控制系统进行数据集中收集处理和过程控制，进入无人值守智能运维状态；运行期间每1～2周对消耗的营养液进行补充，每月进行1～2次专用种子菌种的投加，以确保专用种子菌种原液罐内微生物的群落数量及浓度。
所述系统运行参数设置主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的运行周期及转速、各计量泵的工作流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的供气流量、各罐体的高低液位控制。
所述调试主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的转速、各计量泵的流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的流量、各罐体的液位远程控制显示值与现场实际值的吻合度检测。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的应用，其特征在于：通过原水进水泵及原水进水管从目标水体取水至微生物驯化扩培罐，通过驯化微生物投加计量泵及配套的驯化微生物投加管将驯化微生物按设定的流量投加至目标水体，本系统应用于河道时，驯化微生物的投加位置位于原水取水点的下游，本系统应用于湖、库时，驯化微生物的投加位置需离原水取水点20m以上。
本发明原理：
营养液罐配置有：电磁水阀二(控制自来水投加量)、搅拌装置二、配套计量泵三及电磁排空阀二。通过电磁水阀二控制自来水的投加量并与营养液原液按比例混合配置营养液；采用搅拌装置二对营养液进行搅拌，使营养液原液与自来水充分混合，防止营养液原液沉积在底部，通过计量泵三将营养液按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵进行投加流量调节)投加至微生物驯化扩培罐。维护、检修阶段可根据需求打开电磁排空阀二放空营养液罐进行维护、检修。
专用种子菌种原液罐配置有：电磁水阀一(控制自来水投加量)、搅拌装置三、布气装置一、配套计量泵四及电磁排空阀一。通过电磁水阀一控制自来水的投加量、营养液投加控制营养液电磁阀二控制营养液的投加量，使自来水、专用种子菌种、营养液按比例混合配置专用种子菌种原液；采用搅拌装置对专用种子菌种原液进行搅拌，使专用种子菌种与自来水充分混合，让微生物分布均匀，有利于微生物充分获取营养物及能量，促进专用种子菌种的活化、扩培，使微生物保持活跃状态；并通过微纳米布气装置对专用种子菌种原液进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀一进行控制)，保证在专用种子菌种原液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。同时曝气系统采用微纳米曝气技术产生的气泡具有气泡直径小，气液传质比表面积大，气泡上升速度慢，水中停留时间长的特点，增氧效率高有利于增加水中溶解氧的浓度。通过计量泵四将专用种子菌种原液按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵四进行投加流量调节)投加至微生物驯化扩培罐。维护、检修阶段可根据需求打开电磁排空阀一放空专用种子菌种原液罐进行维护、检修。
微生物驯化扩培罐配置有：原水出口管、专用原液出口管、营养液出口管一、电磁水阀三(控制自来水投加量)、搅拌装置一、布气装置二、配套计量泵一及电磁排空阀三。通过原水出口管加入目标水体原水在微生物驯化扩培罐营造近似目标水体的环境，让罐内微生物逐渐适应目标水体的环境从而对微生物进行驯化，通过控制计量泵二的开、启及运行频率以达到控制原水进水量的目的，滤网的设置防止计量泵二入口进入杂物，堵塞管道。通过专用原液出口管为微生物驯化扩培罐持续补充专用种子菌种原液进行驯化扩培，通过计量泵四控制专用种子菌种原液的投加量。通过营养液出口管一为微生物驯化扩培罐源源不断提供营养液，为微生物提供丰富而均匀的营养物质及能量，促进微生物连续扩培，通过计量泵三及营养液电磁阀一控制微营养液的投加量。采用搅拌装置一对微生物驯化扩培罐进行搅拌，使原水、专用种子菌种原液、营养液充分混合，使微生物分布均匀，有利于微生物充分获取营养物及能量，促进微生物的扩培。通过布气装置二对微生物驯化扩培罐进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀二进行控制)，保证在微生物驯化、扩培液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。同时曝气系统采用微纳米曝气技术产生的气泡具有气泡直径小，气液传质比表面积大，气泡上升速度慢，水中停留时间长的特点，增氧效率高有利于增加水中溶解氧的浓度。通过驯化微生物投加计量泵将驯化微生物按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵进行投加流量调节)投加至目标水体(本系统应用于河道时，驯化微生物的投加位置位于原水取水点的下游，本系统应用于湖、库时，驯化微生物的投加位置需离原水取水点20m以上)。维护、检修阶段可根据需求打开电磁水阀三补充自来水或电磁排空阀三放空微生物驯化扩培罐进行维护、检修。
微纳米曝气系统：由布气管将微纳米汽泡发生器产生的微纳米气泡输水至微生物驯化扩培罐、专用种子菌种原液罐内的微纳米布气装置，对微生物驯化扩培罐、专用种子菌种原液罐进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀进行控制)，保证在微生物驯化、扩培液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。微生物驯化扩培罐、专用种子菌种原液罐的曝气量分配可通过充氧调节电磁阀一和充氧调节电磁阀二进行调节。
空调：使系统内部的温度维持在25～35℃，保证微生物获得适宜的温度，促进微生物的快速扩培。
远程控制系统：在营养液罐、专用种子菌种原液罐、微生物驯化扩培罐均设有液位计，收集各罐体内的水位数据，并设置有高、低液位保护措施，防止营养液、微生物溢出罐体或搅拌机、加药计量泵空转。设有温度传感器，收集系统内部运行温度。所有的计量泵、搅拌装置和微纳米汽泡发生器均采用变频控制，可通过运行频率的调节实现运行转速、流量、功率的控制。系统内所有设备、阀门均设有手动、自动控制模式，可通过远程智能控制系统控制所有设备、阀门的运行状态。系统运行的参数(如系统稳定、各罐体液位、各设备的运行状态、各阀门的启闭状态)均可远程传输至电脑、手机客户端，并可通过电脑、手机客户端进行远程控制，实现无人值守智能运维。
专用种子菌种：采用收集目标水体的原水，并在实验室培育分离土著微生物，并结合目标水体水质状况适当补充净水微生物菌种(如：芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌、益生菌等)配置成专用于目标水体的专用种子菌种。
本发明的有益效果：
本发明的目的是提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用，以解决现有的微生物净水技术潜在的生物安全性风险，改变其分配采购投加的施工、运维方式，降低成本，同时通过远程智能控制系统，进行系统数据远程监测，集中控制，实现无人值守运维。
附图说明
图1为本发明一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统结构示意图。
图2为本发明一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统微生物驯化扩培罐结构示意图。
图3为本发明一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统专用种子菌种原液罐结构示意图。
图4为本发明一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统营养液罐结构示意图。
图5为本发明一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统布气装置一结构示意图。
(1、厂房，2、河道，3、远程控制系统，4、营养液罐，5、专用种子菌种原液罐，6、微生物驯化扩培罐，7、微纳米气泡发生器，8、计量泵一，9、投加入口管，10、投加出口管，11、计量泵二，12、原水入口管，13、原水出口管，14、搅拌装置一，15、电机，16、输出轴，17、搅拌叶片，18、搅拌装置二，19、搅拌装置三，20、计量泵三，21、营养液入口管，22、营养液出口管一，23、计量泵四，24、原液入口管，25、原液出口管，26、布气管，27、原液气管，28、扩培气管，29、充氧调节电磁阀一，30、充氧调节电磁阀二，31、自来水管网，32、水管一，33、水管二，34、水管三，35、电池水阀一，36、电磁水阀二，37、电磁水阀三，38、污水管网，39、排空管一，40、排空管二，41、排空管三，42、电磁排空阀一，43、电磁排空阀二，44、电磁排空阀三，45、布气装置一，46、布气装置二，47、孔洞，48、空调，49、大门，50、滤网，51、液位计，52、营养液出口管二，53、营养液电磁阀一，54、营养液电磁阀二，55、温度计)
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：包括厂房1和河道2，所述河道2位于厂房1外，所述厂房1内设有远程控制系统3、营养液罐4、专用种子菌种原液罐5、微生物驯化扩培罐6和微纳米气泡发生器7，所述微生物驯化扩培罐6底部设有计量泵一8，所述计量泵一8入口连接有投加入口管9，所述投加入口管9一端连接微生物驯化扩培罐6底部，所述计量泵一8出口连接有投加出口管10，所述投加出口管10末端连接至河道2，所述微生物驯化扩培罐6设有计量泵二11，所述计量泵二11入口连接有原水入口管12，所述原水入口管12末端连接至河道2，所述计量泵二11出口连接有原水出口管13，所述原水出口管13末端连接至微生物驯化扩培罐6并插入微生物驯化扩培罐6内部，所述微生物驯化扩培罐6顶部设有搅拌装置一14，所述搅拌装置一14设有电机15，所述电机15设有输出轴16插入微生物驯化扩培罐6内部并延伸至微生物驯化扩培罐6底部，所述输出轴16末端设有搅拌叶片17，所述营养液罐4设有搅拌装置二18，所述专用种子菌种原液罐5设有搅拌装置三19，所述搅拌装置二18和搅拌装置三19结构同搅拌装置一14，所述营养液罐4设有计量泵三20，所述计量泵三20入口设有营养液入口管21，所述营养液入口管21末端连接至营养液罐4底部，所述计量泵三20出口设有营养液出口管一22和营养液出口管二52，所述营养液出口管一22末端连接至微生物驯化扩培罐6顶部并插入微生物驯化扩培罐6内部，所述营养液出口管二52末端连接至专用种子菌种原液罐5顶部并插入专用种子菌种原液罐5内部，所述专用种子菌种原液罐5设有计量泵四23，所述计量泵四23入口设有原液入口管24，所述原液入口管24末端连接至专用种子菌种原液罐5底部，所述计量泵四23出口设有原液出口管25，所述原液出口管25末端连接至微生物驯化扩培罐6顶部并插入微生物驯化扩培罐6内部，所述微纳米气泡发生器7出口连接有布气管26，所述布气管26分别连接有原液气管27和扩培气管28，所述原液气管27从专用种子菌种原液罐5顶部插入专用种子菌种原液罐5内部，所述扩培气管28从微生物驯化扩培罐6顶部插入微生物驯化扩培罐6内部，所述原液气管27设有充氧调节电磁阀一29，所述扩培气管28设有充氧调节电磁阀二30。
所述厂房1外部设有自来水管网31，所述自来水管网31分别连接有水管一32、水管二33和水管三34，所述水管一32从专用种子菌种原液罐5顶部插入专用种子菌种原液罐5，所述水管二33从营养液罐4顶部插入营养液罐4，所述水管三34从微生物驯化扩培罐6顶部插入微生物驯化扩培罐6，所述水管一32设有电磁水阀一35，所述水管二33设有电磁水阀二36，所述水管三34设有电磁水阀三37。
所述厂房1外部设有污水管网38，所述污水管网38分别连接有排空管一39、排空管二40和排空管三41，所述排空管一39连接至专用种子菌种原液罐5底部，所述排空管二40连接至营养液罐4底部，所述排空管三41连接至微生物驯化扩培罐6底部，所述排空管一39设有电磁排空阀一42，所述排空管二40设有电磁排空阀二43，所述排空管三41设有电磁排空阀三44。
所述原液气管27末端连接有布气装置一45，所述扩培气管28末端连接有布气装置二46，所述布气装置一45为圆形空心管道，所述布气装置一45上部设有孔洞47，所述布气装置二46结构同布气装置一45。
所述厂房1内部设有空调48，所述原水入口管12末端设有滤网50，所述厂房1一侧设有大门49，所述厂房1内设有温度计55。
所述营养液罐4、专用种子菌种原液罐5和微生物驯化扩培罐6侧面均设有液位计51，所述营养液出口管一22设有营养液电磁阀一53，所述营养液出口管二52设有营养液电磁阀二54。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的操作方法，其特征在于：种子菌种配置，采用收集目标水体的原水，在实验室培育分离土著微生物，并结合目标水体水质状况适当补充净水微生物菌种配置成专用于目标水体的专用种子菌种；根据专用种子菌种的组成结合目标水体的水质状况进行营养液配方设计；根据目标水体的水质状况进行系统运行参数设置；按照营养液配方在营养液罐进行营养液的配置；将专用种子菌种按比例投加至专用种子菌种原液罐，并加入自来水进行稀释混合；启动系统进行调试；调试完成即可进行微生物的连续驯化、扩培及投加，并通过远程智能控制系统进行数据集中收集处理和过程控制，进入无人值守智能运维状态；运行期间每1～2周对消耗的营养液进行补充，每月进行1～2次专用种子菌种的投加，以确保专用种子菌种原液罐内5微生物的群落数量及浓度。
所述系统运行参数设置主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的运行周期及转速、各计量泵的工作流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的供气流量、各罐体的高低液位控制。
所述调试主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的转速、各计量泵的流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的流量、各罐体的液位远程控制显示值与现场实际值的吻合度检测。
本发明提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的应用，其特征在于：通过原水进水泵及原水进水管从目标水体取水至微生物驯化扩培罐，通过驯化微生物投加计量泵及配套的驯化微生物投加管将驯化微生物按设定的流量投加至目标水体，本系统应用于河道时，驯化微生物的投加位置位于原水取水点的下游，本系统应用于湖、库时，驯化微生物的投加位置需离原水取水点20m以上。
根据图1、图2、图3、图4、图5所示：营养液罐4配置有：电磁水阀二36(控制自来水投加量)、搅拌装置二18、配套计量泵三20及电磁排空阀二43。通过电磁水阀二36控制自来水的投加量并与营养液原液按比例混合配置营养液；采用搅拌装置二18对营养液进行搅拌，使营养液原液与自来水充分混合，防止营养液原液沉积在底部，通过计量泵三20将营养液按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵进行投加流量调节)投加至微生物驯化扩培罐6。维护、检修阶段可根据需求打开电磁排空阀二43放空营养液罐4进行维护、检修。
专用种子菌种原液罐5配置有：电磁水阀一35(控制自来水投加量)、搅拌装置三19、布气装置一45、配套计量泵四23及电磁排空阀一42。通过电磁水阀一3控制自来水的投加量、营养液投加控制营养液电磁阀二54控制营养液的投加量，使自来水、专用种子菌种、营养液按比例混合配置专用种子菌种原液；采用搅拌装置3对专用种子菌种原液进行搅拌，使专用种子菌种与自来水充分混合，让微生物分布均匀，有利于微生物充分获取营养物及能量，促进专用种子菌种的活化、扩培，使微生物保持活跃状态；并通过微纳米布气装置对专用种子菌种原液进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀一29进行控制)，保证在专用种子菌种原液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。同时曝气系统采用微纳米曝气技术产生的气泡具有气泡直径小，气液传质比表面积大，气泡上升速度慢，水中停留时间长的特点，增氧效率高有利于增加水中溶解氧的浓度。通过计量泵四23将专用种子菌种原液按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵四进行投加流量调节)投加至微生物驯化扩培罐6。维护、检修阶段可根据需求打开电磁排空阀一42放空专用种子菌种原液罐5进行维护、检修。
微生物驯化扩培罐6配置有：原水出口管13、专用原液出口管25、营养液出口管一22、电磁水阀三37(控制自来水投加量)、搅拌装置一14、布气装置二46、配套计量泵一8及电磁排空阀三44。通过原水出口管13加入目标水体原水在微生物驯化扩培罐6营造近似目标水体的环境，让罐内微生物逐渐适应目标水体的环境从而对微生物进行驯化，通过控制计量泵二11的开、启及运行频率以达到控制原水进水量的目的，滤网50的设置防止计量泵二11入口进入杂物，堵塞管道。通过专用原液出口管25为微生物驯化扩培罐6持续补充专用种子菌种原液进行驯化扩培，通过计量泵四23控制专用种子菌种原液的投加量。通过营养液出口管一22为微生物驯化扩培罐6源源不断提供营养液，为微生物提供丰富而均匀的营养物质及能量，促进微生物连续扩培，通过计量泵三20及营养液电磁阀一53控制微营养液的投加量。采用搅拌装置一14对微生物驯化扩培罐6进行搅拌，使原水、专用种子菌种原液、营养液充分混合，使微生物分布均匀，有利于微生物充分获取营养物及能量，促进微生物的扩培。通过布气装置二46对微生物驯化扩培罐6进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀二30进行控制)，保证在微生物驯化、扩培液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。同时曝气系统采用微纳米曝气技术产生的气泡具有气泡直径小，气液传质比表面积大，气泡上升速度慢，水中停留时间长的特点，增氧效率高有利于增加水中溶解氧的浓度。通过驯化微生物投加计量泵将驯化微生物按设定的流量(投加流量根据目标水体水质情况进行设定，可通过计量泵进行投加流量调节)投加至目标水体(本系统应用于河道时，驯化微生物的投加位置位于原水取水点的下游，本系统应用于湖、库时，驯化微生物的投加位置需离原水取水点20m以上)。维护、检修阶段可根据需求打开电磁水阀三37补充自来水或电磁排空阀三44放空微生物驯化扩培罐进行维护、检修。
微纳米曝气系统：由布气管将微纳米汽泡发生器产生的微纳米气泡输水至微生物驯化扩培罐6、专用种子菌种原液罐5内的微纳米布气装置，对微生物驯化扩培罐6、专用种子菌种原液罐5进行曝气(充氧量可通过充氧调节电磁阀进行控制)，保证在微生物驯化、扩培液中始终保持较高的溶解氧浓度，为微生物生长提供好氧环境，增强微生物活性，有利于微生物的生长。微生物驯化扩培罐6、专用种子菌种原液罐5的曝气量分配可通过充氧调节电磁阀一29和充氧调节电磁阀二30进行调节。
空调48：使系统内部的温度维持在25～35℃，保证微生物获得适宜的温度，促进微生物的快速扩培。
远程控制系统3：在营养液罐4、专用种子菌种原液罐5、微生物驯化扩培罐6均设有液位计51，收集各罐体内的水位数据，并设置有高、低液位保护措施，防止营养液、微生物溢出罐体或搅拌机、加药计量泵空转。设有温度传感器，收集系统内部运行温度。所有的计量泵、搅拌装置和微纳米汽泡发生器均采用变频控制，可通过运行频率的调节实现运行转速、流量、功率的控制。系统内所有设备、阀门均设有手动、自动控制模式，可通过远程智能控制系统控制所有设备、阀门的运行状态。系统运行的参数(如系统稳定、各罐体液位、各设备的运行状态、各阀门的启闭状态)均可远程传输至电脑、手机客户端，并可通过电脑、手机客户端进行远程控制，实现无人值守智能运维。
专用种子菌种：采用收集目标水体的原水，并在实验室培育分离土著微生物，并结合目标水体水质状况适当补充净水微生物菌种(如：芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌、益生菌等)配置成专用于目标水体的专用种子菌种。
本发明的目的是提供一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统及其操作方法和应用，以解决现有的微生物净水技术潜在的生物安全性风险，改变其分配采购投加的施工、运维方式，降低成本，同时通过远程智能控制系统，进行系统数据远程监测，集中控制，实现无人值守运维。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用于限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：包括厂房(1)和河道(2)，所述河道(2)位于厂房(1)外，所述厂房(1)内设有远程控制系统(3)、营养液罐(4)、专用种子菌种原液罐(5)、微生物驯化扩培罐(6)和微纳米气泡发生器(7)，所述微生物驯化扩培罐(6)底部设有计量泵一(8)，所述计量泵一(8)入口连接有投加入口管(9)，所述投加入口管(9)一端连接微生物驯化扩培罐(6)底部，所述计量泵一(8)出口连接有投加出口管(10)，所述投加出口管(10)末端连接至河道(2)，所述微生物驯化扩培罐(6)设有计量泵二(11)，所述计量泵二(11)入口连接有原水入口管(12)，所述原水入口管(12)末端连接至河道(2)，所述计量泵二(11)出口连接有原水出口管(13)，所述原水出口管(13)末端连接至微生物驯化扩培罐(6)并插入微生物驯化扩培罐(6)内部，所述微生物驯化扩培罐(6)顶部设有搅拌装置一(14)，所述搅拌装置一(14)设有电机(15)，所述电机(15)设有输出轴(16)插入微生物驯化扩培罐(6)内部并延伸至微生物驯化扩培罐(6)底部，所述输出轴(16)末端设有搅拌叶片(17)，所述营养液罐(4)设有搅拌装置二(18)，所述专用种子菌种原液罐(5)设有搅拌装置三(19)，所述搅拌装置二(18)和搅拌装置三(19)结构同搅拌装置一(14)，所述营养液罐(4)设有计量泵三(20)，所述计量泵三(20)入口设有营养液入口管(21)，所述营养液入口管(21)末端连接至营养液罐(4)底部，所述计量泵三(20)出口设有营养液出口管一(22)和营养液出口管二(52)，所述营养液出口管一(22)末端连接至微生物驯化扩培罐(6)顶部并插入微生物驯化扩培罐(6)内部，所述营养液出口管二(52)末端连接至专用种子菌种原液罐(5)顶部并插入专用种子菌种原液罐(5)内部，所述专用种子菌种原液罐(5)设有计量泵四(23)，所述计量泵四(23)入口设有原液入口管(24)，所述原液入口管(24)末端连接至专用种子菌种原液罐(5)底部，所述计量泵四(23)出口设有原液出口管(25)，所述原液出口管(25)末端连接至微生物驯化扩培罐(6)顶部并插入微生物驯化扩培罐(6)内部，所述微纳米气泡发生器(7)出口连接有布气管(26)，所述布气管(26)分别连接有原液气管(27)和扩培气管(28)，所述原液气管(27)从专用种子菌种原液罐(5)顶部插入专用种子菌种原液罐(5)内部，所述扩培气管(28)从微生物驯化扩培罐(6)顶部插入微生物驯化扩培罐(6)内部，所述原液气管(27)设有充氧调节电磁阀一(29)，所述扩培气管(28)设有充氧调节电磁阀二(30)。
2.根据权利要求1所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：所述厂房(1)外部设有自来水管网(31)，所述自来水管网(31)分别连接有水管一(32)、水管二(33)和水管三(34)，所述水管一(32)从专用种子菌种原液罐(5)顶部插入专用种子菌种原液罐(5)，所述水管二(33)从营养液罐(4)顶部插入营养液罐(4)，所述水管三(34)从微生物驯化扩培罐(6)顶部插入微生物驯化扩培罐(6)，所述水管一(32)设有电磁水阀一(35)，所述水管二(33)设有电磁水阀二(36)，所述水管三(34)设有电磁水阀三(37)。
3.根据权利要求1所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：所述厂房(1)外部设有污水管网(38)，所述污水管网(38)分别连接有排空管一(39)、排空管二(40)和排空管三(41)，所述排空管一(39)连接至专用种子菌种原液罐(5)底部，所述排空管二(40)连接至营养液罐(4)底部，所述排空管三(41)连接至微生物驯化扩培罐(6)底部，所述排空管一(39)设有电磁排空阀一(42)，所述排空管二(40)设有电磁排空阀二(43)，所述排空管三(41)设有电磁排空阀三(44)。
4.根据权利要求1所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：所述原液气管(27)末端连接有布气装置一(45)，所述扩培气管(28)末端连接有布气装置二(46)，所述布气装置一(45)为圆形空心管道，所述布气装置一(45)上部设有孔洞(47)，所述布气装置二(46)结构同布气装置一(45)。
5.根据权利要求1所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：所述厂房(1)内部设有空调(48)，所述原水入口管(12)末端设有滤网(50)，所述厂房(1)一侧设有大门(49)，所述厂房(1)内设有温度计(55)。
6.根据权利要求1所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统，其特征在于：所述营养液罐(4)、专用种子菌种原液罐(5)和微生物驯化扩培罐(6)侧面均设有液位计(51)，所述营养液出口管一(22)设有营养液电磁阀一(53)，所述营养液出口管二(52)设有营养液电磁阀二(54)。
7.一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的操作方法，其特征在于：种子菌种配置，采用收集目标水体的原水，在实验室培育分离土著微生物，并结合目标水体水质状况适当补充净水微生物菌种配置成专用于目标水体的专用种子菌种；根据专用种子菌种的组成结合目标水体的水质状况进行营养液配方设计；根据目标水体的水质状况进行系统运行参数设置；按照营养液配方在营养液罐进行营养液的配置；将专用种子菌种按比例投加至专用种子菌种原液罐，并加入自来水进行稀释混合；启动系统进行调试；调试完成即可进行微生物的连续驯化、扩培及投加，并通过远程智能控制系统进行数据集中收集处理和过程控制，进入无人值守智能运维状态；运行期间每1～2周对消耗的营养液进行补充，每月进行1～2次专用种子菌种的投加，以确保专用种子菌种原液罐内微生物的群落数量及浓度。
8.根据权利要求7所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的操作方法，其特征在于：所述系统运行参数设置主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的运行周期及转速、各计量泵的工作流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的供气流量、各罐体的高低液位控制。
9.根据权利要求7所述的一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的操作方法，其特征在于：所述调试主要有：温度、电磁水阀开启度、电动搅拌机的转速、各计量泵的流量、原水进水泵的流量、微纳米汽泡发生器的流量、各罐体的液位远程控制显示值与现场实际值的吻合度检测。
10.一种微生物智能原位连续驯化、扩培系统的应用，其特征在于：通过原水进水泵及原水进水管从目标水体取水至微生物驯化扩培罐，通过驯化微生物投加计量泵及配套的驯化微生物投加管将驯化微生物按设定的流量投加至目标水体，本系统应用于河道时，驯化微生物的投加位置位于原水取水点的下游，本系统应用于湖、库时，驯化微生物的投加位置需离原水取水点20m以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113265325A (zh) * 2021-06-16 2021-08-17 华沃德源环境技术(济南)有限公司 一种治理污染水质问题的微生物驯化与培养装置
CN113307383A (zh) * 2021-06-28 2021-08-27 重庆工商大学 一种污水治理活性微生物活化扩培系统及活化扩培方法
CN115124182A (zh) * 2022-03-21 2022-09-30 北京邦源环保科技股份有限公司 一种联合微生物扩培的污水深度处理设备

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