一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台

1.本发明涉及生物净水技术领域，具体为一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台。


背景技术：

2.现今微生物工程经过数十年的发展，已经是一门十分成熟的学科，并广泛被应用于食品工程、药物发酵生产以及环境治理等领域，微生物是指肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。微生物包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。不同的菌种对于环境的适应性、对于净水这一应用场景的匹配程度也不尽相同。
3.微生物的生长和繁殖需要从外界获取能量，通过对有机物进行氧化释放的能量进行利用，来驱动自身的生命活动。客观上，微生物的生命活动对其周围环境中的有机质降解起到了极大的推动作用。微生物体积小、与环境接触面大，吸收代谢旺盛，生长繁殖速度极快，所以利用微生物进行水质净化，具有成本低、应用场景广泛、高效安全等优点。
4.臭氧灭菌技术是既古老又崭新的技术，1840年德国化学家发明了这一技术，1856年被用于水处理消毒行业。现今，臭氧已广泛用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。臭氧是广谱、高效、快速杀菌剂。在一定浓度下，臭氧可迅速杀灭水和空气中使任何生物致病的各种病菌和微生物，其灭菌速度是氯的两倍以上。更重要的是，臭氧杀菌后还原成氧，无任何残留和二次污染，其他化学制剂都无法做到这一点，所以它被称为绿色环保元素。臭氧用于水消毒时，由于其弥散性好，所以消毒效果甚佳，可100％杀灭水中细菌；臭氧的除臭能力很强，它通过与引起臭味和腐败味的氨、硫化氢、甲硫醇等发生化学反应，将它们氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到去除臭味和其他异味的效果。通过使用臭氧灭菌，可以将微生物净水模块中逸出的少量微生物进行彻底的杀灭。
5.现今灾后应急净水平台都是采用常见的一体化净水装置，但采取的净水方式仅通过简易的化学和物理处理方式，较难获得高品质净水，且处理时间较长，而且因为水源处理方式的简易，导致原水水源的选择面上较窄，无法适用于不同污染方式的原水水源，无法针对性的应对灾后应急净水。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，以解决上述背景技术中提出的现今灾后应急净水平台都是采用常见的一体化净水装置，但采取的净水方式仅通过简易的化学和物理处理方式，较难获得高品质净水，且处理时间较长，而且因为水源处理方式的简易，导致原水水源的选择面上较窄，无法适用于不同污染方式的原水水源，无法针对性的应对灾后应急净水的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，包括紫外线处理机构和生物反应处理机构，所述紫外线处理机构包括隔
光罐体、螺旋管和紫外线生成器，所述隔光罐体的内部处设置有螺旋管，且螺旋管的中心包裹有紫外线生成器，所述紫外线处理机构的出水口端连接有生物反应处理机构，所述生物反应处理机构包括反应容器、进水端口、反应柱、固定滤网和顶盖，所述反应容器的外壁上端设置有进水端口，所述反应容器的内腔处设置有反应柱，且反应柱的内壁处设置有固定滤网，所述反应容器的上端顶部设置有顶盖。
8.进一步的，所述螺旋管呈螺旋状分布，且螺旋管为玻璃材质，并且螺旋管将紫外线生成器包裹。
9.进一步的，所述反应柱沿反应容器的中轴线处呈栅格状分布，且反应柱和固定滤网尺寸相互配合。
10.进一步的，所述紫外线处理机构的进水端连接有第一生物活性炭过滤机构，所述生物反应处理机构的出水端连接有第二生物活性炭过滤机构。
11.进一步的，所述第一生物活性炭过滤机构包括反应罐、罐腔、第一活性炭隔板、圆槽口和第二活性炭隔板，所述反应罐的内部处开设有罐腔，且罐腔的内壁处设置有第一活性炭隔板，并且罐腔的另一内壁处设置有第二活性炭隔板，所述第一活性炭隔板和第二活性炭隔板的内部处均开设有圆槽口。
12.进一步的，所述第一活性炭隔板和第二活性炭隔板呈平行状分布，且第一活性炭隔板和第二活性炭隔板上圆槽口位置之间相对错位。
13.进一步的，所述第一生物活性炭过滤机构的进水端连接有物理过滤机构，且物理过滤机构的外部一端设置有抽水泵体，所述物理过滤机构包括反应盖帽、半圆防护壳体、隔板和弧形缺口，所述反应盖帽的内侧处设置有半圆防护壳体，且半圆防护壳体的内壁处设置有隔板，并且隔板远离半圆防护壳体处开设有弧形缺口，所述半圆防护壳体沿反应盖帽中轴线处分布有两组，且两组半圆防护壳体内的隔板之间呈交错状分布。
14.进一步的，所述第二生物活性炭过滤机构的出水端连接有臭氧次氯酸组合处理机构，且臭氧次氯酸组合处理机构的外部一端设置有辅助加压泵，所述臭氧次氯酸组合处理机构包括处理箱、第一挡板、第二挡板、第三挡板、密封板、次氯酸注口和臭氧注口，所述处理箱的内部一侧设置有第一挡板，且处理箱的内部另一侧设置有第三挡板，并且处理箱的内部中端设置有第二挡板，所述处理箱的上端顶部设置有密封板，所述密封板的内部处开设有次氯酸注口，且次氯酸注口的相邻处开设有臭氧注口。
15.进一步的，所述第一挡板呈缺口l状分布，且次氯酸注口和臭氧注口位于所述第一挡板和处理箱内侧处。
16.进一步的，所述第一挡板、第二挡板和第三挡板呈平行状分布，且第一挡板、第二挡板和第三挡板固定于处理箱内壁处呈错位状分布。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，采取生物、化学、物理多维度进行净水，并优化设计使得装置能适用于多种污染水源的净化，可对医疗污染水源、生活污染水源、化学污染水源等多种水源混合后净水，获得饮用水级别高品质净水，同时模块化设计的净水装置和包囊微生物的设计，使维护和耗材更换等都能既高效又低成本。此外可适用于对不同净水环境的快速部署，可快速获得较高品质净水，达到生活用水乃至饮用水级别，能够对多种不同污染的水源都能实现高效净水效果。
18.1.本发明，物理过滤机构可将滤芯依孔径由大至小排列至隔板内侧处，逐层过滤水中大分子杂质，将抽水泵体放置于此过滤模块出水口后提供压差驱动水流流动，各滤芯之间的隔板分别在上方和下方开设弧形缺口，引导水流纵向通过滤芯，以达到充分利用滤芯的目的，而第一生物活性炭过滤机构和第二生物活性炭过滤机构结构相同，为使污水和活性炭充分接触，利用排列的第一活性炭隔板和第二活性炭隔板，提供污水的缓冲区域，并配合着圆槽口位置错位，利用空隙以降低平均阻尼，保证污水与活性炭充分接触的同时，避免水压上升，而第一生物活性炭过滤机构内的活性炭隔板，是选用第二生物活性炭过滤机构内清洗后的活性炭隔板，可将上一级内生物反应处理机构遗留溢出的菌种，在进入第二生物活性炭过滤机构内活性炭隔板后，可进行回收利用，不仅有效提高活性炭的使用寿命，还可增强第一生物活性炭过滤机构的过滤吸附效率。
19.2.本发明，紫外线处理机构中以不透光材料为主体的隔光罐体，作为主要处理空间进行隔绝防护，防止紫外线逸出，使污水穿过玻璃材质的螺旋管，使螺旋管内水流可被内侧紫外线生成器产生的紫外线照射处理，达到杀菌效果，而生物反应处理机构为紫外线处理机构的下一级工序，采用套筒式结构，可将微生物凝珠放入固定滤网内处，将污水中的有机物进行处理，还可防止微生物凝珠随水流流入下一级，也可以让微生物反应产生的沉淀被留在反应柱内，并且反应柱可进行拆卸，便于进行设施更换。
20.3.本发明，整个处理箱结构采用立方体结构，便于稳定安放，并配合着内部交错分布的第一挡板、第二挡板和第三挡板，将处理箱内污水传输进行缓冲，来增加水中的乱流，使次氯酸在水流和臭氧气泡的冲击下充分溶解，而利用第一挡板的结构，可将臭氧暂留至处理箱和第一挡板隔绝空间内，进行初步处理，防止臭氧对生物净水模块的菌种产生影响，同时也能进一步杀灭从微生物净水模块中逸出的菌类，保障饮用水安全无菌，并配合次氯酸注口的加入可以进一步保证本模块的杀菌效果。
21.4.本发明，基于plc技术的自动控制系统，第一部分为流量控制部分，通过在各级进水口设置流量阀与减压阀，通过plc控制器设定各流量阀与减压阀的额定流量与最高压强，实现对各级净水模块的水流流量调控。第二部分为液压检测系统，将其同plc控制器连接，通过各级净水模块内部设置液压传感器并设定各液压传感器阈值，当净水模块内压强高于警戒值时，液压传感器报警并通过放大电路将报警信号反馈给控制器，控制器在人机交互界面显示异常净水模块位置，执行自清洗程序，控制水泵倒转流动并设置定时程序以解决内部堵塞问题，倘若液压传感器解除报警，恢复工作状态；否则，关停净水设备等候人工处理。
附图说明
22.图1为本发明净水平台净水流程结构示意图；
23.图2为本发明物理过滤机构立体展开结构示意图；
24.图3为本发明第一生物活性炭过滤机构立体内部结构示意图；
25.图4为本发明紫外线处理机构剖视结构示意图；
26.图5为本发明生物反应处理机构立体展开结构示意图；
27.图6为本发明臭氧次氯酸组合处理机构俯视结构示意图；
28.图7为本发明臭氧次氯酸组合处理机构侧视剖面结构示意图；
29.图8为本发明基于plc的自动控制结构框图。
30.图中：1、抽水泵体；2、物理过滤机构；201、反应盖帽；202、半圆防护壳体；203、隔板；204、弧形缺口；3、第一生物活性炭过滤机构；301、反应罐；302、罐腔；303、第一活性炭隔板；304、圆槽口；305、第二活性炭隔板；4、紫外线处理机构；401、隔光罐体；402、螺旋管；403、紫外线生成器；5、生物反应处理机构；501、反应容器；502、进水端口；503、反应柱；504、固定滤网；505、顶盖；6、第二生物活性炭过滤机构；7、臭氧次氯酸组合处理机构；701、处理箱；702、第一挡板；703、第二挡板；704、第三挡板；705、密封板；706、次氯酸注口；707、臭氧注口；8、辅助加压泵。
具体实施方式
31.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，包括紫外线处理机构4的进水端连接有第一生物活性炭过滤机构3，所述生物反应处理机构5的出水端连接有第二生物活性炭过滤机构6，第一生物活性炭过滤机构3包括反应罐301、罐腔302、第一活性炭隔板303、圆槽口304和第二活性炭隔板305，所述反应罐301的内部处开设有罐腔302，且罐腔302的内壁处设置有第一活性炭隔板303，并且罐腔302的另一内壁处设置有第二活性炭隔板305，所述第一活性炭隔板303和第二活性炭隔板305的内部处均开设有圆槽口304，第一活性炭隔板303和第二活性炭隔板305呈平行状分布，且第一活性炭隔板303和第二活性炭隔板305上圆槽口304位置之间相对错位，第一生物活性炭过滤机构3的进水端连接有物理过滤机构2，且物理过滤机构2的外部一端设置有抽水泵体1，所述物理过滤机构2包括反应盖帽201、半圆防护壳体202、隔板203和弧形缺口204，所述反应盖帽201的内侧处设置有半圆防护壳体202，且半圆防护壳体202的内壁处设置有隔板203，并且隔板203远离半圆防护壳体202处开设有弧形缺口204，所述半圆防护壳体202沿反应盖帽201中轴线处分布有两组，且两组半圆防护壳体202内的隔板203之间呈交错状分布，物理过滤机构2可将将滤芯依孔径由大至小排列至隔板203内侧处，逐层过滤水中大分子杂质，将抽水泵体1放置于此过滤模块出水口后提供压差驱动水流流动，各滤芯之间的隔板203分别在上方和下方开设弧形缺口204，引导水流纵向通过滤芯，以达到充分利用滤芯的目的，而第一生物活性炭过滤机构3和第二生物活性炭过滤机构6结构相同，为使污水和活性炭充分接触，利用排列的第一活性炭隔板303和第二活性炭隔板305，提供污水的缓冲区域，并配合着圆槽口304位置错位，利用空隙以降低平均阻尼，保证污水与活性炭充分接
触的同时，避免水压上升，而第一生物活性炭过滤机构3内的活性炭隔板，是选用第二生物活性炭过滤机构6内清洗后的活性炭隔板，可将上一级内生物反应处理机构5遗留溢出的菌种，在进入第二生物活性炭过滤机构6内活性炭隔板后，可进行回收利用，不仅有效提高活性炭的使用寿命，还可增强第一生物活性炭过滤机构3的过滤吸附效率。
34.如图4-5所示，本发明提供一种技术方案：一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，紫外线处理机构4和生物反应处理机构5，所述紫外线处理机构4包括隔光罐体401、螺旋管402和紫外线生成器403，所述隔光罐体401的内部处设置有螺旋管402，且螺旋管402的中心包裹有紫外线生成器403，所述紫外线处理机构4的出水口端连接有生物反应处理机构5，所述生物反应处理机构5包括反应容器501、进水端口502、反应柱503、固定滤网504和顶盖505，所述反应容器501的外壁上端设置有进水端口502，所述反应容器501的内腔处设置有反应柱503，且反应柱503的内壁处设置有固定滤网504，所述反应容器501的上端顶部设置有顶盖505，螺旋管402呈螺旋状分布，且螺旋管402为玻璃材质，并且螺旋管402将紫外线生成器403包裹，反应柱503沿反应容器501的中轴线处呈栅格状分布，且反应柱503和固定滤网504尺寸相互配合，紫外线处理机构4中以不透光材料为主体的隔光罐体401，作为主要处理空间进行隔绝防护，防止紫外线逸出，使污水穿过玻璃材质的螺旋管402，使螺旋管402内水流可被内侧紫外线生成器403产生的紫外线照射处理，达到杀菌效果，而生物反应处理机构5为紫外线处理机构4的下一级工序，采用套筒式结构，可将微生物凝珠放入固定滤网504内处，将污水中的有机物进行处理，还可防止微生物凝珠随水流流入下一级，也可以让微生物反应产生的沉淀被留在反应柱503内，并且反应柱503可进行拆卸，便于进行设施更换。
35.如图6-7所示，本发明提供一种技术方案：一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，第二生物活性炭过滤机构6的出水端连接有臭氧次氯酸组合处理机构7，且臭氧次氯酸组合处理机构7的外部一端设置有辅助加压泵8，所述臭氧次氯酸组合处理机构7包括处理箱701、第一挡板702、第二挡板703、第三挡板704、密封板705、次氯酸注口706和臭氧注口707，所述处理箱701的内部一侧设置有第一挡板702，且处理箱701的内部另一侧设置有第三挡板704，并且处理箱701的内部中端设置有第二挡板703，所述处理箱701的上端顶部设置有密封板705，所述密封板705的内部处开设有次氯酸注口706，且次氯酸注口706的相邻处开设有臭氧注口707，第一挡板702呈缺口l状分布，且次氯酸注口706和臭氧注口707位于所述第一挡板702和处理箱701内侧处，第一挡板702、第二挡板703和第三挡板704呈平行状分布，且第一挡板702、第二挡板703和第三挡板704固定于处理箱701内壁处呈错位状分布，整个处理箱701结构采用立方体结构，便于稳定安放，并配合着内部交错分布的第一挡板702、第二挡板703和第三挡板704，将处理箱701内污水传输进行缓冲，来增加水中的乱流，使次氯酸在水流和臭氧气泡的冲击下充分溶解，而利用第一挡板702的结构，可将臭氧暂留至处理箱701和第一挡板702隔绝空间内，进行初步处理，防止臭氧对生物净水模块的菌种产生影响，同时也能进一步杀灭从微生物净水模块中逸出的菌类，保障饮用水安全无菌，并配合次氯酸注口706的加入可以进一步保证本模块的杀菌效果。
36.如图8所示，本发明提供一种技术方案：一种高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，基于plc技术的自动控制系统，第一部分为流量控制部分，通过在各级进水口设置流量阀与减压阀，通过plc控制器设定各流量阀与减压阀的额定流量与最高压强，实现对
各级净水模块的水流流量调控。第二部分为液压检测系统，将其同plc控制器连接，通过各级净水模块内部设置液压传感器并设定各液压传感器阈值，当净水模块内压强高于警戒值时，液压传感器报警并通过放大电路将报警信号反馈给控制器，控制器在人机交互界面显示异常净水模块位置，执行自清洗程序，控制水泵倒转流动并设置定时程序以解决内部堵塞问题，倘若液压传感器解除报警，恢复工作状态；否则，关停净水设备等候人工处理。
37.综上，该高效净水的基于微生物工程灾后应急净水平台，使用时，首先利用型号为25lg3-10x3的抽水泵体1，将污水抽取至物理过滤机构2内，利用多组隔板203内侧处孔径由大至小排列的滤芯，逐层过滤水中大分子杂质，引导水流纵向通过滤芯，以达到充分利用滤芯的目的，之后进入至第一生物活性炭过滤机构3内，利用排列的第一活性炭隔板303和第二活性炭隔板305，提供污水的缓冲区域，使污水和活性炭充分接触，将污水中杂质进行吸附，之后污水输入至紫外线处理机构4内，进入至螺旋的螺旋管402内，同时启动紫外线生成器403，使紫外线生成器403产生紫外线向外侧照射，对玻璃材质螺旋管402内污水进行紫外线处理，来达到杀菌效果，然后将紫外线处理的污水输送至生物反应处理机构5内，使污水和处于固定滤网504内微生物凝珠进行结合，将污水中的有机物进行处理，并将微生物反应产生的沉淀被留在反应柱503内，然后输入至第二生物活性炭过滤机构6进行再次吸附处理，而随着污水溢流出的微生物，会被吸附至活性炭隔板内，便于将其二次利用于第一生物活性炭过滤机构3内，之后再进入至处理箱701内，会先使污水暂存于处理箱701和第一挡板702隔绝空间内，同时通过次氯酸注口706和臭氧注口707将次氯酸和臭氧注入，并利用曝气石将臭氧气流分散成微小气泡，来保证臭氧的杀菌效率，氧气泡的冲击下充分溶解，同时利用第一挡板702、第二挡板703和第三挡板704使生物处理部分流出的水流不连续，并在辅助加压泵8作为下，让水流重新具有稳定的压力，保证整个污水处理的稳定高效，此外还可根据需求配合，来选用plc技术的自动控制系统，更加够高效安全的对污水传输进行控制，能够对多种不同污染的水源都能实现高效净水效果。
38.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。