CN216946441U - 一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，包括依次相连的射流曝气器、驯化箱、固定化箱和扩增箱；所述射流曝气器用于对泵入的高速河水进行曝气；所述驯化箱用于实现对曝气后河水的驯化和预处理；所述固定化箱用于对驯化和预处理后的土著微生物进行吸附和截留；所述扩增箱用于对固定化箱释放的土著微生物进行扩增培养后排出。本实用新型利用河水土著微生物菌群直接进行阶梯式培养，获得高浓度的菌液输返回流入河道。整个培养驯化过程操作简单，省时省力，快速、直观、高效；实现土著微生物菌群的快速培养。

Description

一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置
技术领域
本实用新型属于环境保护的水体污染治理领域，具体是涉及一种定向驯化河道土著微生物旁路驯化装置。
背景技术
河道及景观水体底床中存在着大量微生物，且种类繁多。微生物能够降解河道环境中有机污染物，也可通过促进植物生长，提高植物修复的效率。由于氧气和碳源添加到旁路引水的箱体中，土著微生物进行在水体环境中存在时间延长和扩增，快速驯化土著微生物菌群可有效提高水体生态修复效率。土著微生物菌群的驯化、固定和扩增主要采用生物膜法。由于自然生物膜的选择作用往往非常有限，获得的土著微生物菌群数量较少，尤其大量菌群没有足够的碳源和氧气而导致死亡。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种定向驯化扩增筛选河道土著微生物菌群的旁路驯化装置，该装置可以在短时间内驯化土著微生物，输入河道实现水体微生物菌群的高效净化作用。
一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，包括依次相连的射流曝气器、驯化箱、固定化箱和扩增箱；所述射流曝气器用于对泵入的高速河水进行曝气；所述驯化箱用于实现对曝气后河水的驯化和预处理；所述固定化箱用于对驯化和预处理后的土著微生物进行吸附和截留；所述扩增箱用于对固定化箱释放的土著微生物进行扩增培养后排出。
作为优选，还包括提供高速河水的泵装置(提升泵或者液体泵)。利用所述泵装置提供射流曝气器所需的高速流体。利用射流曝气器实现对输入的河水的富氧操作，为后续驯化和扩增增加养分。
本实用新型中，河水在泵装置作用下或者利用其它作用力(比如重力等)形成高速流体，进入到射流曝气器高压进液口，氧气(或者富氧气体或者空气)从射流曝气器的低压入口进入，被高压流体引入，与进入的高压流体混合，实现曝气。经过曝气后的河水首先进入所述驯化箱，利用驯化箱中的介质，实现驯化和去除杂质等，优势菌群被保留，弱势菌群被去除，然后进入到固定化箱，在固定化箱中被截留和吸附，避免土著菌流失，从固定化箱中逃逸或者脱落的部分土著菌进行到所述扩增箱中完成最后的扩增，最后排出到河水中，完成对河水的修复。
作为优选，所述驯化箱、固定化箱和扩增箱为集成为一体的结构。采用该技术方案，一方面方便了本实用新型整个旁路驯化装置的加工，同时也方便了固定安装等，且整个装置集成度较高，减少了占地面积等。
作为进一步优选，所述驯化箱顶部为进液口，底部为出液口；河水自上而下进入到驯化箱中实现驯化和预处理；所述固定化箱和扩增箱设置在驯化箱一侧，且扩增箱位于上部，固定化箱位于下部；所述扩增箱顶部设有缓释口，所述扩增箱底部通过多孔板与固定化箱导通；所述固定化箱底部与所述驯化箱出液口导通。驯化和预处理后的河水自下而上依次进入固定化箱和扩增箱，完成截留和扩增培养。
作为优选，还包括与所述扩增箱或/和驯化箱导通的碳源投加管。根据需要，可对扩增箱或/和驯化箱进行增加碳源操作，以满足菌群培养需要。
作为优选，所述驯化箱内布置有弹性毛刷填料；所述固定化箱内设有多孔吸附材料；所述扩增箱内设有微生物载体多孔填料。作为进一步优选，所述多孔吸附材料通过多孔板固定。所述微生物载体多孔填料通过多孔板固定。作为更进一步优选，所述固定化箱、扩增箱为完整的一个箱体结构，通过多孔板将微生物载体多孔填料固定在该箱体的上半部分，构成所述的扩增箱；通过多孔板将多孔吸附材料固定在该箱体的下半部分，构成所述的固定化箱。本实用新型中，多孔板即作为固定元件，实现对多孔吸附材料或微生物载体多孔填料的固定，同时也作为进液口实现液体向固定化箱、扩增箱的导入。
作为优选，所述多孔吸附材料为2-3cm方块切割的聚氨酯载体；所述微生物载体多孔填料为陶瓷环或纳米细菌屋。
实际使用时，将本实用新型的装置放入水体(河边)旁边，将河水通过引水和射流曝气进入箱体中，在土著微生物驯化区(驯化箱)，通过米字型毛刷(也可以是其他结构的过滤毛刷结构)过滤和生物膜作用，河水携带的土著微生物会在外加碳源和氧气的条件下，逐渐自然地生长出生物膜，覆盖在弹性填料外表面，细菌、原生动物、真菌和藻类等混合的微生物群体在生物膜表面生长发育；有机污染物在生物膜的作用下，分解为简单的无机物、二氧化碳和水，从而改变水体氧化还原电位；通过弹性填料生物膜的微生物吸收、吸附和截留，实现土著微生物驯化。水流进入微生物固定化区(固定化箱)，通过微生物固定化区内部的生物填料将土著微生物固定在特定的空间区域，防止微生物流失。装置使用的固定化填料是由比表面积大、吸附性能强、离子交换性能高的聚氨酯载体，比表面积可达200～300m2/m3，可吸附和截留大量的水中土著微生物和浮游生物，减少流失。土著微生物扩增区采用由比表面积大、吸附性能强、离子交换性能高的纳米菌屋，在外加碳源和射流增氧条件下，系统发挥土著微生物扩增作用。本装置放入水体旁路7-10天，可使水体水质得到明显改善。土著培养箱进水管敷设1套0.75Kw射流曝气器，为设备提供充足的氧气。通过引水管将空气混合导入微生物驯化区、固定化区和扩增区，进行微生物驯化扩增，保持水体好氧生态环境，促进水层的交换和物流转化，同时有效地去除水中污染物，为恢复河流正常生态平衡创造有利条件。
作为优选，还包括设置在固定化箱或/和驯化箱下方的排污槽，所述固定化箱或/和驯化箱底部设有排污口。利用排污槽，可以及时的将形成的污泥等排出。所述排污口处，可以根据需要设置对应的控制阀门等，以实现对污泥的定时排出。
本实用新型的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，适于河道及城市景观水体的旁路修复。同时也适用于重污染型和富营养化污染型河流、湖泊与水库以等封闭性、开放性水体等重要场景的水体修复。
本实用新型的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置主要由土著微生物驯化组件和射流曝气装置组成。土著微生物驯化组件包括微生物固定化箱、微生物扩增箱和微生物驯化箱组成。由箱体、进水管、进水阀、穿孔板、米字型弹性毛刷、微生物固定化材料、微生物载体多孔材料等组成，装置箱体用碳钢材料或者PP板制作。
采用本实用新型的装置进行快速驯化水体土著微生物菌群的方法，包括以下步骤：s1河道含有土著微生物的原水引入：碳源投加，射流增氧，引入生物驯化区(驯化箱)；s2微生物固定化，水流从底部进入固定化区(固定化箱)，均匀流入微生物固定化材料(2-3cm方块切割的聚氨酯载体)填料区，水流经过填料层微生物和污染物和碳源被吸附和截留，形成微生物固定；s2微生物扩增：将步骤s1所述微生物固定液进行梯度培养，水流从底部进入微生物扩增区(扩增箱)，均匀流入微生物载体填料(纳米细菌屋)区，水流经过填料区，微生物和污染物和碳源被吸附和截留，于生物扩增区进行进一步扩大培养。
本实用新型利用河水土著微生物菌群直接进行阶梯式培养，获得高浓度的菌液输返回流入河道。整个培养驯化过程操作简单，省时省力，快速、直观、高效；实现土著微生物菌群的快速培养。
本实用新型可以提升重污染水体的质量，促进水域中土著微生物扩增和多级生物系统构建，遏止藻类“水华”的爆发。装置制作、布设和维修简单，是一种节能环保型微生物培养与驯化装置。本实用新型适用重污染型和富营养化污染型河流、湖泊、水库以及鱼塘等封闭性、开放性水体水质提升。
附图说明
图1为本实用新型的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，包括依次相连的射流曝气器101、驯化箱102、排污槽103、固定化箱104和扩增箱105和提升泵106。
其中提升泵105用于提供高速河水。利用提升泵105提供射流曝气器所需的高速流体。射流曝气器101可选择0.75Kw射流曝气器，用于对泵入的高速河水进行曝气；驯化箱102用于实现对曝气后河水的驯化和预处理；固定化箱104用于对驯化和预处理后的土著微生物进行吸附和截留；扩增箱105用于对固定化箱释放的土著微生物进行扩增培养后排出。排污槽103用于将形成的污泥等及时排出。
驯化箱102、排污槽103、固定化箱104和扩增箱105为集成为一体的结构。其中驯化箱102设置在一侧(图1中右侧)，顶部为进液口107，底部为出液口108；图1中，射流曝气器101设置在靠近驯化箱102底部的位置，射流曝气器101的高压入口与提升泵106高压出口相连，提升泵106入口通过管路与河流相连。射流曝气器101的低压入口与氧气源或者空气或者其他气源相连。射流曝气器101的出液口通过进水管115与驯化箱的进液口相连，进水管115上可设置阀门116等。河水射流曝气器101完成曝气，并自进液口107进入到驯化箱中，自上而下通过驯化箱，驯化箱中设置有弹性的毛刷填料117(米字型弹性毛刷)，经过毛刷的作用下，完成驯化和过滤等。固定化箱104和扩增箱105设置在另一侧(图1中左侧)，且扩增箱位于上部，固定化箱位于下部，扩增箱顶部设有缓释口109，扩增箱中设置通过多孔板I110(PVC穿孔板)固定有微生物载体多孔填料111。扩增箱底部通过多孔板I与固定化箱导通。固定化箱104中通过多孔板II112(PVC穿孔板)固定有多孔吸附材料113，驯化和预处理后的河水自下而上依次进入固定化箱和扩增箱，完成截留和扩增培养。
本实施例中，固定化箱、扩增箱为完整的一个箱体结构，通过多孔板将微生物载体多孔填料固定在该箱体的上半部分，构成所述的扩增箱；通过多孔板将多孔吸附材料固定在该箱体的下半部分，构成所述的固定化箱。本实用新型中，多孔板即作为固定元件，实现对多孔吸附材料或微生物载体多孔填料的固定，同时也作为进液口实现液体向固定化箱、扩增箱的导入。
排污槽103设置在固定化箱的底部，出液口108设置在靠近顶部的位置，实现驯化箱与排污槽103导通，携带的淤泥等收集于排污槽103底部，可以通过设置的排污口排出。
实际设计时，在扩增箱或/和驯化箱上可设置碳源投加扣114，利用连接的碳源投加管实现碳源的投加。根据需要，可对扩增箱或/和驯化箱进行增加碳源操作，以满足菌群培养需要。
本实施例中，多孔吸附材料113为2-3cm方块切割的聚氨酯载体；微生物载体多孔填料111为陶瓷环或纳米细菌屋。
实际使用时，将本实用新型的装置放入水体(河流)旁边(岸边)，将河水通过提升泵变为高速流体，高速流体进入到射流曝气器中，完成曝气后的流体进入驯化箱中，在驯化箱中通过米字型毛刷过滤和生物膜作用，河水携带的土著微生物会在外加碳源和氧气的条件下，逐渐自然地生长出生物膜，覆盖在弹性填料外表面，细菌、原生动物、真菌和藻类等混合的微生物群体在生物膜表面生长发育；有机污染物在生物膜的作用下，分解为简单的无机物、二氧化碳和水，从而改变水体氧化还原电位；通过弹性填料生物膜的微生物吸收、吸附和截留，实现土著微生物驯化，保留优势菌，去除弱势菌和无用杂质等。然后，被驯化后的水流进入微生物固定化箱，通过微生物固定化箱内部的生物填料将土著微生物固定在特定的空间区域，防止微生物流失。装置使用的固定化填料是由比表面积大、吸附性能强、离子交换性能高的聚氨酯载体，比表面积可达200～300m2/m3，可吸附和截留大量的水中土著微生物和浮游生物，减少流失。土著微生物扩增区采用由比表面积大、吸附性能强、离子交换性能高的纳米菌屋，在外加碳源和射流增氧条件下，系统发挥土著微生物扩增作用。本装置放入水体旁路7-10天，可使水体水质得到明显改善。土著培养箱进水管敷设1套0.75Kw射流曝气器，为设备提供充足的氧气。通过引水管将空气混合导入微生物驯化区、固定化区和扩增区，进行微生物驯化扩增，保持水体好氧生态环境，促进水层的交换和物流转化，同时有效地去除水中污染物，为恢复河流正常生态平衡创造有利条件。
本实施例中，整个装置箱体用碳钢材料或者PP板制作。
采用本实施例的装置进行快速驯化水体土著微生物菌群的方法，包括以下步骤：s1河道含有土著微生物的原水引入：碳源投加，射流增氧，引入生物驯化区(驯化箱)；s2微生物固定化，水流从底部进入固定化区(固定化箱)，均匀流入微生物固定化材料(2-3cm方块切割的聚氨酯载体)填料区，水流经过填料层微生物和污染物和碳源被吸附和截留，形成微生物固定；s2微生物扩增：将步骤s1所述微生物固定液进行梯度培养，水流从底部进入微生物扩增区(扩增箱)，均匀流入微生物载体填料(纳米细菌屋)区，水流经过填料区，微生物和污染物和碳源被吸附和截留，于生物扩增区进行进一步扩大培养。

Claims (8)

1.一种定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，包括依次相连的射流曝气器、驯化箱、固定化箱和扩增箱；所述射流曝气器用于对泵入的高速河水进行曝气；所述驯化箱用于实现对曝气后河水的驯化和预处理；所述固定化箱用于对驯化和预处理后的土著微生物进行吸附和截留；所述扩增箱用于对固定化箱释放的土著微生物进行扩增培养后排出。
2.根据权利要求1所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，还包括提供高速河水的泵装置。
3.根据权利要求1所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，所述驯化箱、固定化箱和扩增箱为集成为一体的结构。
4.根据权利要求3所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，所述驯化箱顶部为进液口，底部为出液口；所述固定化箱和扩增箱设置在驯化箱一侧，且扩增箱位于上部，固定化箱位于下部；所述扩增箱顶部设有缓释口，扩增箱底部通过多孔板与固定化箱导通；所述固定化箱底部与驯化箱出液口导通。
5.根据权利要求1所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，还包括与所述扩增箱或/和驯化箱导通的碳源投加管。
6.根据权利要求1所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，所述驯化箱内布置有弹性毛刷填料；所述固定化箱内设有多孔吸附材料；所述扩增箱内设有微生物载体多孔填料。
7.根据权利要求6所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，所述多孔吸附材料为2-3cm方块切割的聚氨酯载体；所述微生物载体多孔填料为陶瓷环或纳米细菌屋。
8.根据权利要求1所述的定向驯化河道土著微生物的旁路驯化装置，其特征在于，还包括设置在固定化箱或/和驯化箱下方的排污槽，所述固定化箱或/和驯化箱底部设有排污口。
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