一种微生物菌落的原位培养装置的制作方法

本实用新型涉及原水生物处理技术领域，具体涉及一种微生物菌落的原位培养装置。

背景技术：

随着社会经济的飞速发展和城市化进程的加快，大量工业废水、城镇污水、农业径流排入江河湖海，导致河道水流的水质日益恶化，由此引起的饮用水安全问题日益受到广泛关注，尤其是在发展中国家，随着人口的增加和商业的不断发展，生活、生产废水量越来越大，但纳污能力又无法及时增加和改善，有部分的污水还是会以各种形式进入城市内流河道。近年来浮床技术、河道曝气装置、湿地技术、mbr膜生物反应器、硝化反硝化生物滤池等技术广泛应用在黑臭河道处理中。其中，河道曝气配合其他处理工艺逐步改善河道水质，已成为黑臭河道主要的处理方法，然而其也存在河水异位处理，占地面积大，能耗高，成本高等缺点，而浮床和河道曝气设备在原位处理中效率较低且治理周期较长，同时普遍存在因冬季温度低、微生物活性低而导致处理效率低的现象。

为此，中国专利文献cn204779602a公开了一种污水生化池微生物定向驯化恒温培养系统，其包括加热罐、恒温发酵罐体以及至少一个营养投加罐，所述加热罐通过热水循环泵以及位于恒温发酵罐体内的热交换循环盘管与恒温发酵罐体形成恒温单元，所述营养投加罐通过营养投加泵与恒温发酵罐体形成定向驯化微生物的培菌单元，所述恒温发酵罐体通过管道与原水进水泵连通，恒温发酵罐体通过滗菌泵后与生化池连通，恒温发酵罐体的上端安装有减速搅拌机，所述减速搅拌机的搅拌段伸入恒温发酵罐体的内部，恒温发酵罐体内部的下部布置有多个钛曝气头，所述钛曝气头通过管道与空压机连通，钛曝气头和空压机之间的管道上安装有进气电磁阀。然而该种恒温发酵罐仅通过其内设置的搅拌器来实现营养物质与外加菌液的混合，搅拌力度难以控制，而微生物的菌落结构通常聚集生长，当搅拌力度稍微偏大时，极易破坏菌落结构，抑制微生物的生长繁殖，而搅拌力度偏小时，又易造成营养物质与外加菌液混合不均匀，资源浪费的同时也不利于微生物的生长。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中仅通过搅拌器来混合营养物质与外加菌液而导致混合不均匀或破坏菌落结构的问题，从而提供一种微生物菌落的原位培养装置。

本实用新型提供了一种微生物菌落的原位培养装置，包括加药池和生物反应器，所述加药池上设有进水口、加药口和药液出口，所述生物反应器上设有进液口和出液口，所述出液口与河道相连通，所述生物反应器连接有曝气装置、加热装置和混合装置，其特征在于，所述混合装置包括：

双层搅拌器，设置于所述生物反应器内，用于搅拌生物反应器内的液体，所述双层搅拌器上连接有驱动电机；

管道混合器，设置于与所述进液口连接的输送管道上，所述进液口通过输送管道分别与河道和药液出口相连通，所述管道混合器用于在流入生物反应器之前将原水和营养药液进行混合。

进一步地，所述管道混合器包括外壳和内壳，所述内壳的一端开设有供原水输入的第一入口，另一端开设有供混合后的液体输出的混合液出口，所述内壳的内腔沿原水流动方向依次设置有管径缩小段、喉管段和管径扩大段，所述内壳的喉管段开设有供营养药液输入的第二入口。

优选地，还包括：配水池，设有原水进水口和原水出水口，所述原水进水口与河道相连通，所述配水池内设置有液位计，所述进液口与所述原水出水口相连通。

进一步地，还包括：原水输送管，其一端与所述原水出水口相连通，另一端与所述第一入口相连通，所述原水输送管上设置有循环水泵；

混合管，其一端与所述混合液出口相连通，另一端与所述进液口相连通；

进液管，其一端与所述药液出口相连通，另一端与所述第二入口相连通，所述进液管上设置有加药泵。

优选地，所述进液口位于所述生物反应器靠近底部的侧壁上，所述出液口位于所述生物反应器靠近顶部的侧壁上。

进一步地，所述加热装置为电辅热太阳能循环热水供应机构，所述电辅热太阳能循环热水供应机构包括：

太阳能热水器，包括保温水箱、集热管和温度传感器；

电加热棒，设置于所述保温水箱内；

换热管，设置于所述生物反应器内，所述换热管的进水口通过热水进水管与所述保温水箱相连通，所述换热管的出水口通过回水管与所述保温水箱相连通。

优选地，所述生物反应器的底部设置有排泥管，所述排泥管上设置有排泥阀；

所述配水池的侧壁上和所述生物反应器的侧壁上分别连通有第一排空管和第二排空管。

进一步地，所述生物反应器的顶部敞口部覆盖有密封盖，所述密封盖上设置有排气口；

所述生物反应器内壁上覆盖有保温层，所述保温层位于背离所述生物反应器内壁的一侧设置有防水层。

优选地，包括用于装载配水池、加药池和生物反应器的集装箱，所述集装箱设置于所述配水池、加药池和生物反应器的外部；

所述集装箱上设置有进水口、出水口、排气口、排空口和排泥口，其中，所述集装箱的进水口与所述原水进水口相连通，所述集装箱的出水口与所述出液口相连通，所述集装箱的排气口与所述生物反应器的排气口相连通，所述集装箱的排空口分别与第一排空管和所述第二排空管相连通，所述集装箱的排泥口与所述生物反应器的排泥管出口相连通。

进一步地，所述集装箱外覆盖有隔音棉，所述集装箱两侧设置有吊耳。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，采用的混合装置包括双层搅拌器和管道混合器，使用时先通过管道混合器对未经培养驯化的原水和营养药液进行预混，极大提高了原水与营养药液的混合均匀度，促进原水中的土著微生物菌落在生物反应器内生长的均匀性，提高生长效率，从而提高河道废水处理效率，而且结合双层搅拌器在生物反应器内进行缓慢搅拌，既能够更好地模拟河道环境，提高培养后微生物群落在后续废水处理过程中的适应能力，也能够改善搅拌力度过大对微生物菌落聚集生长的影响，双层搅拌器和管道混合器的结合使用，使得在维持原水和营养药液混合均匀性的基础上，可以控制减小双层搅拌器的搅拌力度而改善菌落结构遭受破坏的问题。

2.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，所述管道混合器包括外壳和内壳，所述内壳的进水口与所述原水输送管相连通，所述内壳沿原水流动方向依次设置有管径缩小段、喉管段和管径扩大段，所述进液管与所述内壳的喉管段相连通，该种管道混合器结构简单，成本低，混合效果好，由于内壳的内径先逐渐减小再逐渐增大，水流进入内壳后，在内径变化的管道内会发生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，同时在内径最小处产生真空负压状态，使得加入的营养药液迅速、均匀地扩散到整个水体，达到瞬间混合的目的，提高水处理效果，节约能源。

3.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，现有的培养系统中，常在恒温发酵罐体内安装液位计的控制浮球来控制液位高度，而在长期的微生物吸附、较高浓度的营养物质和代谢产物的影响下，液位控制浮球容易出现腐蚀生锈、漏液现象，导致液位计常出现故障或失灵，增加维修成本，影响微生物菌种的培养驯化。本实用新型中，通过增设配水池，并在配水池内设置液位计，通过控制配水池中的水量来控制生物反应器中的水量，配水池中的微生物菌落、营养物质和代谢产物的量均大幅度低于生物反应器，不仅能够有效改善液位计的外环境，减少液位计中的控制浮球腐蚀生锈的情况出现，延长使用寿命，降低维修成本。

4.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，通过排泥管和排泥阀定期排出生物反应器中的污泥，以减少污泥对微生物菌落生长的影响；进一步地，通过第一排空管和第二排空管的设置可以定期将微生物培养过程中产生的气体排出，以防止气压增大而产生危险；进一步地，通过排气口的设置可以定点收集或排放厌氧反应生成的甲烷、硫化氢等有毒气体，避免随时随地排空造成环境污染；进一步地，通过生物反应器内壁上覆盖有保温层，能够起到保温的作用，通过保温层位于背离所述生物反应器内壁的一侧设置有防水层，能够避免保温层遇水浸湿后保温效果降低的情况发生，进一步地，本实用新型通过使用电辅热太阳能循环热水供应机构作为加热装置，通过太阳能热水器利用太阳能加热水体，然后将热水输送至换热管，通过换热管与生物反应器内的原水进行间接热交换，以维持生物反应器内适宜的温度，当太阳能热水器加热后水体温度较低时，通过电加热棒进一步加热，不仅降低成本，提高资源利用率，而且使水体温度达到要求，以便于更好地促进生物反应器内微生物的生长。

5.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，通过集装箱的设置，使得可以方便地将该原位培养装置放置于船上或车上，形成移动式原位培养装置，提高废水处理效率。

6.本实用新型提供的微生物菌落的原位培养装置，所述进液口位于所述生物反应器靠近底部的侧壁上，所述出液口位于所述生物反应器靠近顶部的侧壁上，可以通过溢流出液方式向河道内输入培养后的原水，即可以控制原水的输入流量和生物反应器出液流量相同，在此基础上，通过控制原水的输入流量和河道废水的处理时间，即可适应于对不同污染程度的原水进行处理，操作控制方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1中微生物菌落的原位培养装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中管道混合器的一种具体实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1中集装箱的一种具体实施方式的结构示意图；

附图标记：

1、配水池；11、原水进水口；12、原水出水口；13、原水输送管；14、循环水泵；15、管道混合器；151、外壳；152、内壳；153、管径缩小段；154、喉管段；155、管径扩大段；156、第一入口；157、第二入口；158、混合液出口；16、进水泵；17、混合管；2、加药池；21、进水口；22、加药口；23、药液出口；24、进液管；25、加药泵；3、生物反应器；31、进液口；32、出液口；33、曝气管；331、通气管；332、曝气装置；4、双层搅拌器；41、驱动电机；5、排泥管；51、排泥阀；52、第一排空管；53、第二排空管；54、密封盖；55、排气口；6、换热管；61、热水进水管；62、回水管；7、集装箱。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本实用新型，并不局限于所述最佳实施方式，不对本实用新型的内容和保护范围构成限制，任何人在本实用新型的启示下或是将本实用新型与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

如图1所示，为微生物菌落的原位培养装置的一种具体实施方式，包括：配水池1、加药池2和生物反应器3，所述配水池1上设置有原水进水口11和原水出水口12，所述原水进水口11与河道相连通；所述加药池2上设置有进水口21、加药口22和药液出口23；所述生物反应器3上设置有进液口31和出液口32，所述进液口31分别与所述原水出水口12和所述药液出口23相连通，所述出液口32与河道相连通，所述生物反应器3连接有曝气装置332和加热装置和混合装置。所述混合装置包括：双层搅拌器4，设置于所述生物反应器3内，用于搅拌生物反应器3内的液体，所述双层搅拌器4上连接有驱动电机41；管道混合器15，设置于与所述进液口31连接的输送管道上，所述进液口31通过输送管道分别与河道和药液出口23相连通，所述管道混合器15用于在流入生物反应器3之前将原水和营养药液进行混合。

使用时先通过管道混合器15对未经培养驯化的原水和营养药液进行预混，极大提高了原水与营养药液的混合均匀度，促进原水中的土著微生物菌落在生物反应器3内生长的均匀性，提高生长效率，从而提高河道废水处理效率，而且结合双层搅拌器4缓慢搅拌，既能够更好地模拟河道环境，提高培养后微生物群落在后续废水处理过程中的适应能力，也能够改善搅拌对微生物菌落聚集生长的影响，双层搅拌器4与管道混合器15结合使用，有利于改善仅采用双层搅拌器4而使得力度过小混合不均匀或力度过大破坏菌落结构的问题。

作为管道混合器15的一种具体的实施方式，如图2所示，所述管道混合器15包括外壳151和内壳152，所述内壳152的内腔沿原水流动方向依次设置有管径缩小段153、喉管段154和管径扩大段155，所述内壳152的喉管段154开设有供营养药液输入的第二入口157，所述内壳152的一端开设有供原水输入的第一入口156，另一端开设有供混合后的液体输出的混合液出口158。由于内壳152的内径先逐渐减小再逐渐增大，水流进入内壳152后，在内径变化的管道内会发生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，同时在内径最小处产生真空负压状态，使得加入的营养药液迅速、均匀地扩散到整个水体，达到瞬间混合的目的，提高水处理效果，节约能源。

具体地，所述管道混合器15与配水池1之间连通有原水输送管13，原水输送管13的一端与所述原水出水口12相连通，另一端与所述第一入口156相连通，所述原水输送管13上设置有循环水泵14，所述管道混合器15与生物反应器3之间连通有混合管17，所述混合管17的一端与所述混合液出口158相连通，另一端与所述进液口31相连通，所述循环水泵14用以将原水输送至管道混合器15与营养药液混合均匀后，将混合液输送至所述生物反应器3。所述管道混合器15与所述药液出口23之间连通有进液管24，进液管24一端与所述药液出口23相连通，另一端与所述第二入口157相连通，所述进液管24上设置有加药泵25，所述加药泵25用以将营养药液经所述进液管24输送至管道混合器15与原水进行混合。其中，原水输送管13和混合管17可以采用upvc水管，进液管24可以采用pp管，通过管道混合器15的设置，能够在原水和营养药液进入生物反应器3培养之前先进行预混，极大提高了原水与营养药液的混合均匀度，促进原水中的土著微生物菌落在生物反应器3内生长的均匀性，提高生长效率，从而提高河道废水处理效率。

具体地，本实施例中，所述生物反应器3内均匀布置有曝气管33，所述曝气管33通过通气管331连通有曝气装置332，所述曝气装置332优选为罗茨风机。所述加热装置为电辅热太阳能循环热水供应机构，所述电辅热太阳能循环热水供应机构包括：太阳能热水器，包括保温水箱、集热管和温度传感器；电加热棒，设置于所述保温水箱内；换热管6，设置于所述生物反应器3内，所述换热管6的进水口21通过热水进水管61与所述保温水箱相连通，所述换热管6的出水口通过回水管62与所述保温水箱相连通。通过太阳能热水器利用太阳能加热水体，然后将热水输送至换热管6，通过换热管6与生物反应器3内的原水进行间接热交换，以维持生物反应器内适宜的温度，当太阳能热水器加热后水体温度较低时，可以通过电加热棒进一步加热，不仅降低成本，提高资源利用率，而且使水体温度达到要求，以便于更好地促进生物反应器内微生物的生长。

本实施例中，如图1所示，所述进液口31位于所述生物反应器3靠近底部的侧壁上，所述出液口32位于所述生物反应器3靠近顶部的侧壁上；以便于使培养后的原水以溢流出液的方式投加到河道中，对河道中的废水进行处理，溢流出液为不借助泵，而是当生物反应器内的水体高于出液口时自然从出液口流出的一种出液方式，溢流出液时，原水的输入流量和生物反应器出液流量相同，在此基础上，只要通过控制原水的输入流量和河道废水的处理时间，即可适应于对不同污染程度的原水进行处理，操作控制方便。

所述生物反应器3的底部设置有排泥管5，所述排泥管5上设置有排泥阀51，能够定时对微生物培养过程中产生的沉淀进行清理。所述配水池1的侧壁上和所述生物反应器3的侧壁上分别连通有第一排空管52和第二排空管53，能够定时排空，稳定气压。所述生物反应器3的顶部敞口部覆盖有密封盖54，所述密封盖54上设置有排气口55，好氧反应溢出的o2和co2以及厌氧反应产生的ch4和h2s等气体可以通过排气口进行排放和收集。所述生物反应器3内壁上覆盖有保温层，所述保温层位于背离所述生物反应器3内壁的一侧设置有防水层，减少使用过程中生物反应器的散热，节能环保。

此外，生物反应器3内还设置有双层搅拌器4，用于搅拌生物反应器3内液体，所述双层搅拌器4上连接有驱动电机41，通过对生物反应器3内的原水与营养液的混合液体进行缓慢搅拌，不仅提高了原水与营养液混合均匀性，而且能够更好地模拟河道环境，提高培养后微生物群落在废水处理过程中的适应能力，提高水处理效果。

此外，如图3所示，所述配水池1、加药池2和生物反应器3的外部还设置有集装箱7，所述集装箱7上设置有进水口、出水口、排气口55、排空口和排泥口，其中，所述集装箱的进水口与所述原水进水口11相连通，所述集装箱的出水口与所述出液口32相连通，所述集装箱的排气口与所述生物反应器3的排气口55相连通，所述集装箱的排空口分别与第一排空管52和所述第二排空管53相连通，所述集装箱的排泥口与所述生物反应器3的排泥管5出口相连通。通过集装箱7的设置，使得可以方便地将该系统放置于船上或车上，形成移动式原位培养装置，提高废水处理效率。所述集装箱7外覆盖有隔音棉，减少处理过程中产生的噪音污染。所述集装箱7两侧设置有吊耳。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。