CN208182995U - 一种一体化多级菌剂活化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化多级菌剂活化装置，包括外壳，外壳中设置有一级菌剂扩繁反应器，一级菌剂扩繁反应器的下侧出口连接有二级菌剂扩繁反应器，外壳外侧设有初级接种液活化反应器、活化培养基储罐、活化基质调节罐和用于储存驯化污水或活性污泥的储罐，初级接种液活化反应器和活化培养基储罐连接至一级菌剂扩繁反应器，活化基质调节罐和用于储存驯化污水或活性污泥的储罐连接至二级菌剂扩繁反应器，一级菌剂扩繁反应器和二级菌剂扩繁反应器中均设置有搅拌装置和曝气装置，且一级菌剂扩繁反应器和二级菌剂扩繁反应器上均设置有电磁发生装置，二级菌剂扩繁反应器的出口端通过阀门管道连接至设置在外壳外侧的活化菌剂储存罐。

Description

一种一体化多级菌剂活化装置

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种一体化多级菌剂活化装置。

背景技术

防治污染水体，洁净水生态环境是人们必须重视研究和解决的问题，近年来在报道的多种方法中，利用微生物的强大功能进行水体修复已成为研究者最重视的研究热点。复合菌剂作为一种天然无污染、安全可靠的水处理剂，在工业、农业、食品等废水处理中，越来越受人们的青睐。复合菌剂投入水体中可稳定水体pH，利用生物强化除氮除磷，平衡N/P比，维持藻菌生态平衡，防止水体富营养化，降低水体悬浮物，提高水溶氧及透明度。但生物菌剂强化不是简单的菌剂投加，一般企业无法实施正确的菌剂活化和高效日常投放行为，加之各企业废水存在类型间差异和类型内的水量、具体组分浓度和运行环境差异，导致即使按照类型废水购买的菌剂也无法达到均一化和满意的运行效果，其本质在于缺乏高效有针对性的菌剂活化工艺。已有的菌剂活化工艺缺乏针对性，且企业应用过程中存在操作不到位等问题，导致活化效果不理想，投加后出水水质无法满足国家规定的排放要求，还需要增设后续净化工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体化多级菌剂活化装置，以解决现有技术的问题，本实用新型活化效率高、粉体菌剂用量少，不易产生菌剂代谢功能衰退，可进行针对性活化，设备占地小，经活化后菌剂可改善生物废水处理单元的微生物生态，高效稳定的去除废水中的COD、NH₄-N及TN。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种一体化多级菌剂活化装置，包括外壳，外壳中设置有一级菌剂扩繁反应器，一级菌剂扩繁反应器的下侧出口通过第五阀门连接有二级菌剂扩繁反应器，外壳外侧设有初级接种液活化反应器、活化培养基储罐、活化基质调节罐和用于储存驯化污水或活性污泥的储罐，初级接种液活化反应器通过第一阀门连接至一级菌剂扩繁反应器，活化培养基储罐通过第二阀门连接至一级菌剂扩繁反应器，活化基质调节罐通过第三阀门连接至二级菌剂扩繁反应器，用于储存驯化污水或活性污泥的储罐通过第四阀门连接至二级菌剂扩繁反应器，一级菌剂扩繁反应器中设置有第一搅拌装置及第一曝气装置，二级菌剂扩繁反应器中设置有第二搅拌装置和第二曝气装置，且一级菌剂扩繁反应器和二级菌剂扩繁反应器上均设置有电磁发生装置，二级菌剂扩繁反应器的出口端通过阀门管道连接至设置在外壳外侧的活化菌剂储存罐。

进一步地，外壳中还设有温度控制仪。

进一步地，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门均为数控阀门。

进一步地，一级菌剂扩繁反应器中设有第一pH\DO\ORP检测器和第一浊度检测器，且第一pH\DO\ORP检测器和第一浊度检测器分别通过第一数据采集单元控制件和第二数据采集单元控制件连接至第一阀门和第二阀门。

进一步地，第一阀门和第二阀门上分别连接有第一流量数据采集系统和第二流量数据采集系统。

进一步地，二级菌剂扩繁反应器中设有第二pH\DO\ORP检测器和第二浊度检测器，且第二pH\DO\ORP检测器和第二浊度检测器分别通过第三数据采集单元控制件和第四数据采集单元控制件连接至第四阀门和第三阀门。

进一步地，第二曝气装置通过曝气量数控装置连接至数据采集系统。

进一步地，二级菌剂扩繁反应器的入口端设置有菌剂分离装置。

进一步地，二级菌剂扩繁反应器的内壁上设有若干折流板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型未高效应用工程菌剂的统一设备，通过干粉菌剂的液体培养基扩繁和原位污水/污泥驯化，并在好氧、缺氧的条件下交替运行，得到高浓度有特异耐受性的活化菌剂，在保证处理效果的基础上显著降低菌剂使用量，并具备适应了不同工业废水中污染物可变性强的特点，积累用户优化过程参数数据，便于质控、问题解决和新活化方案的设计，可高效活化及原位驯化各类粉体、液体菌剂；装置可定制，满足不同规模生产需求。

应用本实用新型活化装置，不仅连续性好、收集量大，而且得到的生物菌液生长速度快，具有较强的耐受性和适应性，具有较好的抗冲击性，可以直接投加到废水处理厂活性污泥中使用，也可以在适宜的生化反应器内处理含高浓度COD和氨氮的废水。生物菌液投入使用后能够缩短系统启动时间，拓宽废水水质的适用范围，稳定生化系统运行。

附图说明

图1为本实用新型一体化多级菌剂活化装置结构示意图；

图2为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌体光学显微镜观察照片；

图3为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌剂投加后不同处理单元和菌剂的基于Biolog法的指纹代谢图谱比较图，其中(a)为菌剂的基于Biolog法的指纹代谢图谱，(b)为投加菌剂后调节池基于Biolog法的指纹代谢图谱，(c)为投加菌剂后一级曝气池基于Biolog法的指纹代谢图谱，(d)为投加菌剂后二级曝气池基于Biolog法的指纹代谢图谱；

图4为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌剂投加后不同处理单元和菌剂的基于代谢活性(Biolog法)的Shannon多样性指数变化图。

其中，1、初级接种液活化反应器；2、第一阀门；3、第一流量数据采集系统；4、活化培养基储罐；5、第二阀门；6、第二流量数据采集系统；7、第一数据采集单元控制件；8、第二数据采集单元控制件；9、第一pH\DO\ORP检测器；10、第一浊度检测器；11、第一搅拌装置；12、第一曝气装置；13、一级菌剂扩繁反应器；14、第五阀门；15、电磁发生装置；16、温度控制仪；17、二级菌剂扩繁反应器；18、第四数据采集单元控制件；19、第三数据采集单元控制件；20、外壳；21、第二浊度检测器；22、第二pH\DO\ORP检测器；23、第二搅拌装置；24、曝气量数控装置；25、数据采集系统；26、第三阀门；27、第四阀门；28、活化基质调节罐；29、用于储存驯化污水或活性污泥的储罐；30、预留管口；31、菌剂分离装置；32、折流板；33、阀门管道；34、第二曝气装置；35、活化菌剂储存罐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1，一种一体化多级菌剂活化装置，包括多级活化反应器、接种及菌液进出系统、附加活化设备、参数测定和数据采集系统，数控流量和曝气系统等。构建由初级接种液活化反应器1、一级菌剂扩繁反应器13和二级菌剂扩繁反应器17等组成的多级反应系统，通过活化过程pH等参数检测和曝气流量数控系统以及电磁发生系统实现多方式活化过程，并通过鞘装方式使之一体化。该装置可解决菌剂活化过程中培养基质和方式单一造成的菌剂代谢指纹图谱窄化问题；自动控制系统将活化工艺分为初级活化搅拌、一级活化接种/活化基质注入、一级间歇式曝气活化、一级缺氧搅拌、二级活化接种/活化基质注入、二级间歇式曝气活化、活性污泥/污水注入、菌剂二级驯化、活化菌剂排出九个运行阶段。

初级接种液活化反应器1用于初级接种液的准备，内设搅拌器；初级接种液活化反应器1和一级菌剂扩繁反应器13间、活化培养基储罐4和一级菌剂扩繁反应器13间分别设有第一阀门2和第二阀门5，第一阀门2和第二阀门5上分别连接有第一流量数据采集系统3和第二流量数据采集系统6，第一数据采集单元控制件7和第二数据采集单元控制件8分别与第一pH\DO\ORP检测器9和第一浊度检测器10相连，第一数据采集单元控制件7和第二数据采集单元控制件8与第一阀门2和第二阀门5通过预设逻辑关系实现接种量和活化培养物用量的自动化控制，也包括对第一搅拌装置11和第一曝气装置12的控制。一级活化液培养浊度达标后，一级菌剂扩繁反应器13和二级菌剂扩繁反应器17之间的第五阀门14将自动(受前述数据采集单元控制件)开启，也可预设开启时间，一级菌剂扩繁反应器13还附带电磁发生装置15，由于菌剂的磁场生长效应实现，整个外壳20还附带温度控制仪16，实现温度的调节。

二级菌剂扩繁反应器17设有第二搅拌装置23和第二曝气装置34以及曝气量数控装置24和数据采集系统25；第四数据采集单元控制件18和第三数据采集单元控制件19分别连接第二pH\DO\ORP检测器22和第二浊度检测器21；活化基质调节罐28和用于储存驯化污水或活性污泥的储罐29二者同二级菌剂扩繁反应器17间分别由第三阀门26和第四阀门27连接，通过预留管口30进入二级菌剂扩繁反应器17中；第四数据采集单元控制件18和第三数据采集单元控制件19分别控制第三阀门26和第四阀门27，实现了数据采集单元控制件的自动接种和活化培养基及用于驯化的污水用量的自动控制；二级菌剂扩繁反应器特别设计了菌剂分离装置31和折流板32以实现一级活化菌剂和培养基质及污水的充分混匀，二级菌剂扩繁反应器同样附带电磁发生装置15，由于菌剂的磁场生长效应实现。活化后的二级菌剂通过阀门管道33流至活化菌剂储存罐35保存，其中曝气装置采用压缩空气作为曝气气体，数据采集系统均连接计算机实现控制，一级扩繁反应器产生的菌液通过重力自流方式进入二级菌剂扩繁反应器。

将生物菌剂和污水或清水在初级接种液活化反应器1中通过搅拌，使其初步混合均匀，将其与活化培养基储罐4中储存的营养物质按照一定配比进入一级菌剂扩繁反应器13，在一级菌剂扩繁反应器13中通过第一pH\DO\ORP检测器9和第一浊度检测器10实现实时监测，并通过第一数据采集单元控制件7、第二数据采集单元控制件8对第一阀门2、第二阀门5和第一搅拌装置11、第一曝气装置12进行控制，分别实现进料配比和好、缺氧的控制。经一级菌剂扩繁反应器13活化好的一级菌剂活化液经过菌剂分离装置31进入二级菌剂扩繁反应器17，使其更加均匀。同样地，在二级菌剂扩繁反应器17中通过第二pH\DO\ORP检测器22和第二浊度检测器21实现实时监测，并通过第三数据采集单元控制件19、第四数据采集单元控制件18对第三阀门26、第四阀门27进行控制，实现二级活化过程的进料配比，通过曝气数控装置24控制第二曝气装置34，二级活化液经过折流板32也使其分布更加均匀，最终经两级活化后的菌剂活化液通过阀门管道33流至活化菌剂储存罐35保存，其中，各个阀门也可以通过手动进行操作。

下面结合实施例对本实用新型做详细描述：

一种一体化多级菌剂活化装置，主要由一级菌剂扩繁反应器和二级菌剂扩繁反应器两大部分构成，配有电磁发生装置和温度控制仪，主体框架材料选用PVC，自动控制系统将活化工艺分为初级活化搅拌、一级活化接种/活化基质注入、一级间歇式曝气活化、一级缺氧搅拌、二级活化接种/活化基质注入、二级间歇式曝气活化、活性污泥/污水注入、菌剂二级驯化、活化菌剂排出九个运行阶段。

如图1所示，本实用新型的一体化多级菌剂活化装置，主体尺寸内径为2200mm、外径为2200mm、高度为3000mm，内部上方为一级菌剂扩繁反应区，下方为二级菌剂扩繁反应区，由位于中间上下两块PE板隔开。其中一级菌剂扩繁器尺寸为Φ800mm×500mm，二级菌剂驯化扩繁器尺寸为Φ2000mm×2000mm。初级接种液在水泵的作用下经第一阀门2流入一级菌剂扩繁反应器左侧的进水口，运行时间为20min，顶部安装机械叶轮搅拌器；活化培养基储罐4尺寸为Φ500mm×500mm，活化营养基质经第二阀门5流入一级菌剂扩繁反应器右侧的进水口，运行时间为20min，顶部安装机械叶轮搅拌器。在一级菌剂扩繁反应器中通过第一搅拌装置11进行缺氧搅拌，同时通过第一曝气装置12进行间歇式曝气活化，每曝气3小时，停止1小时，总共时长为72h。紧接着一级菌剂扩繁反应器13中活化好的一级菌剂活化液和活化基质调节罐28中的活化营养基质经第三阀门流入二级菌剂扩繁反应器17，运行时间为20min，在好氧条件下通过控制第二搅拌装置23和第二曝气装置34连续曝气48h后停止。一级菌剂扩繁反应器和二级菌剂扩繁反应器底部均采用微孔曝气盘作为曝气装置。活化后的菌剂通过数控阀门管道33流至活化菌剂储存罐35保存，其中活化菌剂储存罐尺寸为：Φ1800mm×1500mm。

生物菌剂活化具体操作

将生物菌剂、除氯自来水按照表1配比在初级接种液活化反应器1中搅拌混匀，活化培养基储罐4中的甘蔗糖蜜作为营养物质同样按照表1中一级活化阶段中的配比混合加入一级菌剂扩繁反应器，经活化72小时后，经一级菌剂扩繁反应器活化好的一级活化液和活化基质调节罐28中的甘蔗糖蜜按照表1中二级活化阶段中的配比经第三阀门流入二级菌剂驯化扩繁反应器中，活化过程中所有控制参数见表1。

表1一体化多级菌剂活化装置活化原料配比及控制参数

生物菌液处理制革废水

应用该一体化多级菌剂活化装置，将生物菌剂按照上述的方法活化培养制得生物菌液，并应用于制革废水处理过程中，分别在一级好氧池和二级好氧池投加生物菌液，投加量为进水量的1‰，连续投加3天后各单元COD、NH₄-N和TN的强化去除效果见表2。

表2投加经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌剂的处理效果比较

表2的数据说明，生物菌液投加后，系统出水COD、NH₄-N和TN的平均去除率分别较投加前超过20％、60％和43％，总体来说，投加经本装置活化后的生物菌液能够有效强化生物处理系统的处理效果，改善生化系统的微生态，且同比直投法使用菌剂量显著降低。

图2为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌体光学显微镜观察照片，由此看出，经活化后的菌剂整体形态均一、饱满，且数量较多，活性高。

图3为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌剂投加后不同处理单元和菌剂的基于Biolog法的指纹代谢图谱比较图，它阐明的是不同微生物群落对不同碳源的利用差异。其中(a)为菌剂的基于Biolog法的指纹代谢图谱，由此看出，其对于碳水化合物类和氨基酸类的碳源利用较高，说明其脱氮效果好。(b)为投加活化菌剂后调节池基于Biolog法的指纹代谢图谱，与(a)对比后发现，其对碳水化合物类和氨基酸类的碳源利用相差不大，除此之外，还增加了多聚物类的碳源的利用，如吐温的量增多。说明投加活化后的菌剂对调节池效果较好。(c)为投加菌剂后一级曝气池基于Biolog法的指纹代谢图谱，其与调节池类似，说明投加活化后的菌剂对其效果也较好。(d)为投加菌剂后二级曝气池基于Biolog法的指纹代谢图谱，与b、c相比而言，效果不是很突出，但是和a相比，仍然增加了微生物对部分碳源的利用率；

图4为经一体化多级菌剂活化装置活化后的菌剂投加后不同处理单元和菌剂的基于代谢活性(Biolog法)的Shannon多样性指数变化图，由图可知，投加了活化后菌剂的不同处理单元中微生物多样性没有发生较大的变化，推测其可能提高的是微生物的活性。

Claims (9)

1.一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，包括外壳(20)，外壳(20)中设置有一级菌剂扩繁反应器(13)，一级菌剂扩繁反应器(13)的下侧出口通过第五阀门(14)连接有二级菌剂扩繁反应器(17)，外壳(20)外侧设有初级接种液活化反应器(1)、活化培养基储罐(4)、活化基质调节罐(28)和用于储存驯化污水或活性污泥的储罐(29)，初级接种液活化反应器(1)通过第一阀门(2)连接至一级菌剂扩繁反应器(13)，活化培养基储罐(4)通过第二阀门(5)连接至一级菌剂扩繁反应器(13)，活化基质调节罐(28)通过第三阀门(26)连接至二级菌剂扩繁反应器(17)，用于储存驯化污水或活性污泥的储罐(29)通过第四阀门(27)连接至二级菌剂扩繁反应器(17)，一级菌剂扩繁反应器(13)中设置有第一搅拌装置(11)及第一曝气装置(12)，二级菌剂扩繁反应器(17)中设置有第二搅拌装置(23)和第二曝气装置(34)，且一级菌剂扩繁反应器(13)和二级菌剂扩繁反应器(17)上均设置有电磁发生装置(15)，二级菌剂扩繁反应器(17)的出口端通过阀门管道(33)连接至设置在外壳(20)外侧的活化菌剂储存罐(35)。

2.根据权利要求1所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，外壳(20)中还设有温度控制仪(16)。

3.根据权利要求1所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，第一阀门(2)、第二阀门(5)、第三阀门(26)、第四阀门(27)以及第五阀门(14)均为数控阀门。

4.根据权利要求3所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，一级菌剂扩繁反应器(13)中设有第一pH\DO\ORP检测器(9)和第一浊度检测器(10)，且第一pH\DO\ORP检测器(9)和第一浊度检测器(10)分别通过第一数据采集单元控制件(7)和第二数据采集单元控制件(8)连接至第一阀门(2)和第二阀门(5)。

5.根据权利要求4所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，第一阀门(2)和第二阀门(5)上分别连接有第一流量数据采集系统(3)和第二流量数据采集系统(6)。

6.根据权利要求5所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，二级菌剂扩繁反应器(17)中设有第二pH\DO\ORP检测器(21)和第二浊度检测器(22)，且第二pH\DO\ORP检测器(21)和第二浊度检测器(22)分别通过第三数据采集单元控制件(19)和第四数据采集单元控制件(18)连接至第四阀门(27)和第三阀门(26)。

7.根据权利要求3所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，第二曝气装置(34)通过曝气量数控装置(24)连接至数据采集系统(25)。

8.根据权利要求1所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，二级菌剂扩繁反应器(17)的入口端设置有菌剂分离装置(31)。

9.根据权利要求1所述的一种一体化多级菌剂活化装置，其特征在于，二级菌剂扩繁反应器(17)的内壁上设有若干折流板(32)。