公布日：2024.06.14

申請日：2024.04.07

分類號：C02F3/34(2023.01)I

摘要

本發(fā)明提供一種污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)及其制備方法和應(yīng)用，所述制備系統(tǒng)包括PLC自動控制柜、反應(yīng)罐、若干藥劑配置罐、計量加藥泵、水循環(huán)管路，反應(yīng)罐頂部的左、右兩端分別開設(shè)有若干個藥劑進(jìn)口和循環(huán)進(jìn)液口，反應(yīng)罐的一側(cè)設(shè)有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器。本發(fā)明的制備系統(tǒng)可以將反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液通過循環(huán)水泵提升并從反應(yīng)罐頂部注入，實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的不斷循環(huán)，節(jié)省工藝運(yùn)行成本，采用本發(fā)明制備方法所得到的微生物填料能附著不同生理特性的微生物并形成固定化的生物菌膜，可以提高污水凈化效率。

權(quán)利要求書

1.一種污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述制備系統(tǒng)包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養(yǎng)液的反應(yīng)罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數(shù)量的計量加藥泵、水循環(huán)管路；所述PLC自動控制柜安放在反應(yīng)罐的外圍，所述反應(yīng)罐頂部的左、右兩端分別開設(shè)有若干個藥劑進(jìn)口和循環(huán)進(jìn)液口，循環(huán)進(jìn)液口與藥劑進(jìn)口相對設(shè)置，所述反應(yīng)罐的底端設(shè)有排液口、出液口、卸料口和可推進(jìn)卸料口的螺旋推進(jìn)器，所述出液口和排液口分別位于卸料口的兩側(cè)；所述水循環(huán)管路的一端與反應(yīng)罐的循環(huán)進(jìn)液口相連通，水循環(huán)管路的另一端與反應(yīng)罐的出液口相連通；若干藥劑配置罐相互間隔分布在計量加藥泵的一側(cè)，每一計量加藥泵的一端與藥劑配置罐相連，每一計量加藥泵的另一端對應(yīng)連接反應(yīng)罐的一個藥劑進(jìn)口；所述反應(yīng)罐的一側(cè)設(shè)有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器，所述液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器從上到下依次安裝在反應(yīng)罐的一側(cè)壁上并位于藥劑進(jìn)口的下方；所述PLC自動控制柜與每一計量加藥泵、液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器、水循環(huán)管路電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述反應(yīng)罐的內(nèi)部安裝有電加熱棒，所述電加熱棒還與PLC自動控制柜電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述水循環(huán)管路包括出液管道、循環(huán)水泵、進(jìn)液循環(huán)管道，所述出液管道的一端與反應(yīng)罐的出液口相連通，出液管道的另一端與循環(huán)水泵相連，所述進(jìn)液循環(huán)管道的一端與反應(yīng)罐的循環(huán)進(jìn)液口相連，進(jìn)液循環(huán)管道的另一端與循環(huán)水泵相連，所述循環(huán)水泵還與PLC自動控制柜電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述水循環(huán)管路包括流量計，所述流量計安裝在進(jìn)液循環(huán)管道上，所述流量計還與PLC自動控制柜電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述微生載體包括陶粒、沸石顆粒、火山石、塑料球、塑料編織物、石英砂、麻編織物中的一種或兩種以上混合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，其特征在于：所述藥劑配置罐包括裝有營養(yǎng)液的營養(yǎng)液藥劑罐、裝有酸性藥劑的酸性藥劑罐、裝有堿性藥劑的堿性藥劑罐、裝有碳源藥劑的碳源藥劑罐，所述營養(yǎng)液藥劑罐、酸性藥劑罐、堿性藥劑罐、碳源藥劑罐均連接有一計量加藥泵。

7.一種污水凈化用的微生物填料的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：步驟1)參數(shù)設(shè)定：在PLC自動控制柜內(nèi)設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所注入的營養(yǎng)液的液位數(shù)據(jù)L定，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的水質(zhì)參數(shù)范圍，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的溫度參數(shù)范圍T范，設(shè)定水循環(huán)管路進(jìn)行營養(yǎng)液循環(huán)注入的時間t定；步驟2)微生物載體的投放：通過反應(yīng)罐頂部的進(jìn)料口將微生物載體和微生物培養(yǎng)液投入反應(yīng)罐內(nèi)，并且投入反應(yīng)罐內(nèi)的微生物載體的最高位為Lmax；步驟3)營養(yǎng)液的投放：將配制好的營養(yǎng)液裝入營養(yǎng)液藥劑罐中，將酸性藥劑裝入酸性藥劑罐、將堿性藥劑裝入堿性藥劑罐、將碳源藥劑裝入碳源藥劑罐中，通過計量加藥泵將藥劑配置罐內(nèi)的營養(yǎng)液泵入反應(yīng)罐，同時，反應(yīng)罐側(cè)壁的液位傳感器會對營養(yǎng)液藥劑罐注入反應(yīng)罐的營養(yǎng)液的實(shí)際液位L實(shí)進(jìn)行測量并將測量到的實(shí)際液位L實(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜將接收到的實(shí)際液位L實(shí)與PLC自動控制柜內(nèi)所設(shè)定液位L定進(jìn)行對比，若PLC自動控制柜接收到液位傳感器所傳遞過來的實(shí)際液位L實(shí)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定液位L定，PLC自動控制柜控制計量加藥泵停止?fàn)I養(yǎng)液的泵入；步驟4)啟動水循環(huán)管路：PLC自動控制柜控制循環(huán)水泵啟動，循環(huán)水泵將反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液提升并從反應(yīng)罐頂部注入到反應(yīng)罐內(nèi)，以此不斷循環(huán)，在循環(huán)過程中，反應(yīng)罐側(cè)壁的PH值傳感器、水質(zhì)傳感器會對反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的實(shí)際PH值、水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，并將檢測到數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送到PLC自動控制柜，同時，反應(yīng)罐內(nèi)的電加熱棒會實(shí)時測量反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的實(shí)際溫度并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜根據(jù)PH值傳感器和水質(zhì)傳感器發(fā)送過來的PH值和水質(zhì)數(shù)據(jù)控制計量加藥泵所添加的酸性藥劑、堿性藥劑、碳源藥劑以控制營養(yǎng)液的水質(zhì)參數(shù)維持在設(shè)定范圍內(nèi)，PLC自動控制柜根據(jù)電加熱棒發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)控制電加熱棒的加熱情況以便控制反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)PLC自動控制柜檢測到水循環(huán)管路的循環(huán)過程達(dá)到設(shè)定時間t定，PLC自動控制柜控制循環(huán)水泵關(guān)閉；步驟5)營養(yǎng)液排空：通過反應(yīng)罐底部的排液口將反應(yīng)罐內(nèi)部的營養(yǎng)液排空，以得到微生物填料；步驟6)生物填料推出：將螺旋推進(jìn)器推進(jìn)反應(yīng)罐的卸料口，通過螺旋推進(jìn)器將制備完成的微生物填料排出。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的污水凈化用的微生物填料的制備方法，其特征在于：步驟4)中，所述水質(zhì)參數(shù)包括COD數(shù)據(jù)、氨氮數(shù)據(jù)、總磷數(shù)據(jù)、總氮數(shù)據(jù)，計量加藥泵所添加的酸性藥劑包括硫酸、鹽酸、磷酸、檸檬酸藥劑中任意一種；計量加藥泵所添加的堿性藥劑包括氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂中任意一種；計量加藥泵所添加的碳源藥劑包括淀粉、葡萄糖、紅糖中任意一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的污水凈化用的微生物填料的制備方法，其特征在于：所述最高位L定大于Lmax，T范為15-40攝氏度，t定為1-72小時。

10.一種污水凈化用的微生物填料的應(yīng)用，其特征在于：采用權(quán)利要求1制備裝置所得到的微生物填料可用于污水中。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能將反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液通過循環(huán)水泵提升并從反應(yīng)罐頂部注入、可以實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的不斷循環(huán)、節(jié)省工藝運(yùn)行成本、通過設(shè)置PLC自動控制柜、電加熱棒來控制反應(yīng)罐內(nèi)的營養(yǎng)液溫度、方便對溫度進(jìn)行控制、可以實(shí)時測量反應(yīng)罐內(nèi)的PH環(huán)境、加熱溫度等、更好地進(jìn)行反應(yīng)罐內(nèi)微生物填料的制備、制備方便、制備工藝簡單、制備得到一種能附著不同生理特性的微生物形成固定化的生物菌膜的微生物填料、附著效果好的微生物填料、可以更好凈化水源的微生物填料的制備系統(tǒng)及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一方面，本發(fā)明提供了一種污水凈化用的微生物填料的制備系統(tǒng)，所述制備系統(tǒng)包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養(yǎng)液的反應(yīng)罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數(shù)量的計量加藥泵、水循環(huán)管路；

所述PLC自動控制柜安放在反應(yīng)罐的外圍，所述反應(yīng)罐頂部的左、右兩端分別開設(shè)有若干個藥劑進(jìn)口和循環(huán)進(jìn)液口，循環(huán)進(jìn)液口與藥劑進(jìn)口相對設(shè)置，所述反應(yīng)罐的底端設(shè)有排液口、出液口、卸料口和可推進(jìn)卸料口的螺旋推進(jìn)器，所述出液口和排液口分別位于卸料口的兩側(cè)；

所述水循環(huán)管路的一端與反應(yīng)罐的循環(huán)進(jìn)液口相連通，水循環(huán)管路的另一端與反應(yīng)罐的出液口相連通；

若干藥劑配置罐相互間隔分布在計量加藥泵的一側(cè)，每一計量加藥泵的一端與藥劑配置罐相連，每一計量加藥泵的另一端對應(yīng)連接反應(yīng)罐的一個藥劑進(jìn)口；

所述反應(yīng)罐的一側(cè)設(shè)有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器，所述液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器從上到下依次安裝在反應(yīng)罐的一側(cè)壁上并位于藥劑進(jìn)口的下方；

所述PLC自動控制柜與每一計量加藥泵、液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器、水循環(huán)管路電連接。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)罐的內(nèi)部安裝有電加熱棒，所述電加熱棒還與PLC自動控制柜電連接。

進(jìn)一步地，所述水循環(huán)管路包括出液管道、循環(huán)水泵、進(jìn)液循環(huán)管道，所述出液管道的一端與反應(yīng)罐的出液口相連通，出液管道的另一端與循環(huán)水泵相連，所述進(jìn)液循環(huán)管道的一端與反應(yīng)罐的循環(huán)進(jìn)液口相連，進(jìn)液循環(huán)管道的另一端與循環(huán)水泵相連，所述循環(huán)水泵還與PLC自動控制柜電連接。

進(jìn)一步地，所述水循環(huán)管路包括流量計，所述流量計安裝在進(jìn)液循環(huán)管道上，所述流量計還與PLC自動控制柜電連接。

進(jìn)一步地，所述微生載體包括陶粒、沸石顆粒、火山石、塑料球、塑料編織物、石英砂、麻編織物中的一種或兩種以上混合。

進(jìn)一步地，所述藥劑配置罐包括裝有營養(yǎng)液的營養(yǎng)液藥劑罐、裝有酸性藥劑的酸性藥劑罐、裝有堿性藥劑的堿性藥劑罐、裝有碳源藥劑的碳源藥劑罐，所述營養(yǎng)液藥劑罐、酸性藥劑罐、堿性藥劑罐、碳源藥劑罐均連接有一計量加藥泵。

本發(fā)明還提供了一種污水凈化用的微生物填料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

步驟1)參數(shù)設(shè)定：在PLC自動控制柜內(nèi)設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所注入的營養(yǎng)液的液位數(shù)據(jù)L定，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的水質(zhì)參數(shù)范圍，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的溫度參數(shù)范圍T范，設(shè)定水循環(huán)管路進(jìn)行營養(yǎng)液循環(huán)注入的時間t定；

步驟2)微生物載體的投放：通過反應(yīng)罐頂部的進(jìn)料口將微生物載體和微生物培養(yǎng)液投入反應(yīng)罐內(nèi)，并且投入反應(yīng)罐內(nèi)的微生物載體的最高位為Lmax；

步驟3)營養(yǎng)液的投放：將配制好的營養(yǎng)液裝入營養(yǎng)液藥劑罐中，將酸性藥劑裝入酸性藥劑罐、將堿性藥劑裝入堿性藥劑罐、將碳源藥劑裝入碳源藥劑罐中，通過計量加藥泵將藥劑配置罐內(nèi)的營養(yǎng)液泵入反應(yīng)罐，同時，反應(yīng)罐側(cè)壁的液位傳感器會對注入營養(yǎng)液藥劑罐的營養(yǎng)液的實(shí)際液位L實(shí)進(jìn)行測量并將測量到的實(shí)際液位L實(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜將接收到的實(shí)際液位L實(shí)與PLC自動控制柜內(nèi)所設(shè)定液位L定進(jìn)行對比，若PLC自動控制柜接收到液位傳感器所傳遞過來的實(shí)際液位L實(shí)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定液位L定，PLC自動控制柜控制計量加藥泵停止?fàn)I養(yǎng)液的泵入；

步驟4)啟動水循環(huán)管路：PLC自動控制柜控制循環(huán)水泵啟動，循環(huán)水泵將反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液提升并從反應(yīng)罐頂部注入到反應(yīng)罐內(nèi)，以此不斷循環(huán)，在循環(huán)過程中，反應(yīng)罐側(cè)壁的PH值傳感器、水質(zhì)傳感器會對反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的實(shí)際PH值、水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，并將檢測到數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送到PLC自動控制柜，同時，反應(yīng)罐內(nèi)的電加熱棒會實(shí)時測量反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的實(shí)際溫度并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜根據(jù)PH值傳感器和水質(zhì)傳感器發(fā)送過來的PH值和水質(zhì)數(shù)據(jù)控制計量加藥泵所添加酸性藥劑、堿性藥劑、碳源藥劑以控制營養(yǎng)液的水質(zhì)參數(shù)維持在設(shè)定范圍內(nèi)，PLC自動控制柜根據(jù)電加熱棒發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)控制電加熱棒的加熱情況以便控制反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)PLC自動控制柜檢測到水循環(huán)管路的循環(huán)過程達(dá)到設(shè)定時間t定，PLC自動控制柜控制循環(huán)水泵關(guān)閉；

步驟5)營養(yǎng)液排空：通過反應(yīng)罐底部的排液口將反應(yīng)罐內(nèi)部的營養(yǎng)液排空，以得到微生物填料；

步驟6)生物填料推出：將螺旋推進(jìn)器推進(jìn)反應(yīng)罐的卸料口，通過螺旋推進(jìn)器將制備完成的微生物填料排出。

進(jìn)一步地，步驟4)中，所述水質(zhì)參數(shù)包括COD數(shù)據(jù)、氨氮數(shù)據(jù)、總磷數(shù)據(jù)、總氮數(shù)據(jù)，計量加藥泵所添加的酸性藥劑包括硫酸、鹽酸、磷酸、檸檬酸藥劑中任意一種；計量加藥泵所添加的堿性藥劑包括氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂中任意一種；計量加藥泵所添加的碳源藥劑包括淀粉、葡萄糖、紅糖中任意一種。

進(jìn)一步地，所述最高位L定大于Lmax，T范為15-40攝氏度，t定為1-72小時。

本發(fā)明還提供了一種污水凈化用的微生物填料的應(yīng)用，采用本發(fā)明制備系統(tǒng)所得到的微生物填料可用于污水中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有如下有益效果：

1)、本發(fā)明的制備系統(tǒng)包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養(yǎng)液的反應(yīng)罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數(shù)量的計量加藥泵、水循環(huán)管路，反應(yīng)罐頂部的左、右兩端分別開設(shè)有若干個藥劑進(jìn)口和循環(huán)進(jìn)液口，循環(huán)進(jìn)液口與藥劑進(jìn)口相對設(shè)置，反應(yīng)罐的底端設(shè)有排液口、出液口、卸料口和可推進(jìn)卸料口的螺旋推進(jìn)器，出液口和排液口分別位于卸料口的兩側(cè)，反應(yīng)罐的一側(cè)設(shè)有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器，PLC自動控制柜與每一計量加藥泵、液位傳感器、PH值傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器、水循環(huán)管路電連接。微生物載體和微生物培養(yǎng)液通過進(jìn)料口投放到反應(yīng)罐中，將配制好的營養(yǎng)液對應(yīng)注入藥劑配置罐中，通過計量加藥泵將藥劑配置罐中的營養(yǎng)液泵送到反應(yīng)罐中，液位傳感器檢測注入反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的液位，啟動水循環(huán)管路，反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液通過水循環(huán)管路提升并從反應(yīng)罐頂部的循環(huán)進(jìn)液口注入營養(yǎng)液，不斷循環(huán)，循環(huán)過程中，制備過程結(jié)束后，反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液通過排液口排空，得到微生物填料，所得到的微生物填料通過螺旋推進(jìn)器從卸料口推出。通過本發(fā)明的制備系統(tǒng)可以將反應(yīng)罐底部的營養(yǎng)液通過循環(huán)水泵提升并從反應(yīng)罐頂部注入，實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的不斷循環(huán)，無需進(jìn)行營養(yǎng)液的不斷添加，節(jié)省工藝運(yùn)行成本，可以實(shí)時測量反應(yīng)罐內(nèi)的PH環(huán)境、加熱溫度等，方便藥劑添加，為反應(yīng)罐內(nèi)的微生物提供一個較好的發(fā)酵環(huán)境。

2)、本發(fā)明所設(shè)置的反應(yīng)罐不僅可以發(fā)酵微生物，還可以微生物附著到微生物載體，適用性廣。

3)、本發(fā)明的制備系統(tǒng)包括在反應(yīng)罐的內(nèi)部安裝有電加熱棒，電加熱棒還與PLC自動控制柜電連接，通過PLC自動控制柜來控制反應(yīng)罐內(nèi)電加熱棒的加熱營養(yǎng)液的溫度，實(shí)現(xiàn)對溫度的自動控制，提高工藝的制備效率。

4)、本發(fā)明的制備方法包括在PLC自動控制柜內(nèi)設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)所注入的營養(yǎng)液的液位數(shù)據(jù)L定，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的水質(zhì)參數(shù)范圍，設(shè)定反應(yīng)罐內(nèi)營養(yǎng)液的溫度參數(shù)范圍T范，設(shè)定水循環(huán)管路進(jìn)行營養(yǎng)液循環(huán)注入的時間t定、通過反應(yīng)罐頂部的進(jìn)料口將微生物載體和微生物培養(yǎng)液投入反應(yīng)罐內(nèi)、營養(yǎng)液的投放、營養(yǎng)液的投放、啟動水循環(huán)管路、營養(yǎng)液排空得到生物填料、通過螺旋推進(jìn)器將制備完成的微生物填料排出。本發(fā)明所提供的微生物填料制備方法簡單，采用本發(fā)明制備方法所得到的微生物填料能附著不同生理特性的微生物并形成固定化的生物菌膜的微生物填料，將制備得到的微生物填料投入污水環(huán)境中，可以提高污水處理效率，減少有機(jī)物和氨氮等污染物的濃度，還能夠顯著提高污水處理效率，通過微生物菌的參與，有效去除氨氮和降解有機(jī)物，使污水得到凈化。

（發(fā)明人：李漢琨）