公布日：2024.06.14
申請日：2024.04.07
分類號：C02F3/34(2023.01)I
摘要
本發明提供一種污水凈化用的微生物填料的制備系統及其制備方法和應用，所述制備系統包括PLC自動控制柜、反應罐、若干藥劑配置罐、計量加藥泵、水循環管路，反應罐頂部的左、右兩端分別開設有若干個藥劑進口和循環進液口，反應罐的一側設有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質傳感器、溫度傳感器。本發明的制備系統可以將反應罐底部的營養液通過循環水泵提升并從反應罐頂部注入，實現營養液的不斷循環，節省工藝運行成本，采用本發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。
權利要求書
1.一種污水凈化用的微生物填料的制備系統，其特征在于：所述制備系統包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養液的反應罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數量的計量加藥泵、水循環管路；所述PLC自動控制柜安放在反應罐的外圍，所述反應罐頂部的左、右兩端分別開設有若干個藥劑進口和循環進液口，循環進液口與藥劑進口相對設置，所述反應罐的底端設有排液口、出液口、卸料口和可推進卸料口的螺旋推進器，所述出液口和排液口分別位于卸料口的兩側；所述水循環管路的一端與反應罐的循環進液口相連通，水循環管路的另一端與反應罐的出液口相連通；若干藥劑配置罐相互間隔分布在計量加藥泵的一側，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連接反應罐的一個藥劑進口；所述反應罐的一側設有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質傳感器、溫度傳感器，所述液位傳感器、PH值傳感器、水質傳感器、溫度傳感器從上到下依次安裝在反應罐的一側壁上并位于藥劑進口的下方；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、水質傳感器、溫度傳感器、水循環管路電連接。
2.根據權利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統，其特征在于：所述反應罐的內部安裝有電加熱棒，所述電加熱棒還與PLC自動控制柜電連接。
3.根據權利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統，其特征在于：所述水循環管路包括出液管道、循環水泵、進液循環管道，所述出液管道的一端與反應罐的出液口相連通，出液管道的另一端與循環水泵相連，所述進液循環管道的一端與反應罐的循環進液口相連，進液循環管道的另一端與循環水泵相連，所述循環水泵還與PLC自動控制柜電連接。
4.根據權利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統，其特征在于：所述水循環管路包括流量計，所述流量計安裝在進液循環管道上，所述流量計還與PLC自動控制柜電連接。
5.根據權利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統，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.根據權利要求1所述的污水凈化用的微生物填料的制備系統，其特征在于：所述藥劑配置罐包括裝有營養液的營養液藥劑罐、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)參數設定：在PLC自動控制柜內設定反應罐內所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設定反應罐內所注入的營養液的液位數據L定，設定反應罐內營養液的水質參數范圍，設定反應罐內營養液的溫度參數范圍T范，設定水循環管路進行營養液循環注入的時間t定；步驟2)微生物載體的投放：通過反應罐頂部的進料口將微生物載體和微生物培養液投入反應罐內，并且投入反應罐內的微生物載體的最高位為Lmax；步驟3)營養液的投放：將配制好的營養液裝入營養液藥劑罐中，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的營養液泵入反應罐，同時，反應罐側壁的液位傳感器會對營養液藥劑罐注入反應罐的營養液的實際液位L實進行測量并將測量到的實際液位L實數據發送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜將接收到的實際液位L實與PLC自動控制柜內所設定液位L定進行對比，若PLC自動控制柜接收到液位傳感器所傳遞過來的實際液位L實數據達到設定液位L定，PLC自動控制柜控制計量加藥泵停止營養液的泵入；步驟4)啟動水循環管路：PLC自動控制柜控制循環水泵啟動，循環水泵將反應罐底部的營養液提升并從反應罐頂部注入到反應罐內，以此不斷循環，在循環過程中，反應罐側壁的PH值傳感器、水質傳感器會對反應罐內營養液的實際PH值、水質數據進行檢測，并將檢測到數據參數發送到PLC自動控制柜，同時，反應罐內的電加熱棒會實時測量反應罐內營養液的實際溫度并將溫度數據發送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜根據PH值傳感器和水質傳感器發送過來的PH值和水質數據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液的水質參數維持在設定范圍內，PLC自動控制柜根據電加熱棒發送過來的溫度數據控制電加熱棒的加熱情況以便控制反應罐內營養液的溫度在設定的溫度范圍內，當PLC自動控制柜檢測到水循環管路的循環過程達到設定時間t定，PLC自動控制柜控制循環水泵關閉；步驟5)營養液排空：通過反應罐底部的排液口將反應罐內部的營養液排空，以得到微生物填料；步驟6)生物填料推出：將螺旋推進器推進反應罐的卸料口，通過螺旋推進器將制備完成的微生物填料排出。
8.根據權利要求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，所述水質參數包括COD數據、氨氮數據、總磷數據、總氮數據，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.根據權利要求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用，其特征在于：采用權利要求1制備裝置所得到的微生物填料可用于污水中。
發明內容
有鑒于此，本發明為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供一種能將反應罐底部的營養液通過循環水泵提升并從反應罐頂部注入、可以實現營養液的不斷循環、節省工藝運行成本、通過設置PLC自動控制柜、電加熱棒來控制反應罐內的營養液溫度、方便對溫度進行控制、可以實時測量反應罐內的PH環境、加熱溫度等、更好地進行反應罐內微生物填料的制備、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及其制備方法和應用。
本發明通過以下技術方案來解決上述技術問題：
一方面，本發明提供了一種污水凈化用的微生物填料的制備系統，所述制備系統包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養液的反應罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數量的計量加藥泵、水循環管路；
所述PLC自動控制柜安放在反應罐的外圍，所述反應罐頂部的左、右兩端分別開設有若干個藥劑進口和循環進液口，循環進液口與藥劑進口相對設置，所述反應罐的底端設有排液口、出液口、卸料口和可推進卸料口的螺旋推進器，所述出液口和排液口分別位于卸料口的兩側；
所述水循環管路的一端與反應罐的循環進液口相連通，水循環管路的另一端與反應罐的出液口相連通；
若干藥劑配置罐相互間隔分布在計量加藥泵的一側，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連接反應罐的一個藥劑進口；
所述反應罐的一側設有若干傳感器，若干傳感器包括液位傳感器、PH值傳感器、水質傳感器、溫度傳感器，所述液位傳感器、PH值傳感器、水質傳感器、溫度傳感器從上到下依次安裝在反應罐的一側壁上并位于藥劑進口的下方；
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、水質傳感器、溫度傳感器、水循環管路電連接。
進一步地，所述反應罐的內部安裝有電加熱棒，所述電加熱棒還與PLC自動控制柜電連接。
進一步地，所述水循環管路包括出液管道、循環水泵、進液循環管道，所述出液管道的一端與反應罐的出液口相連通，出液管道的另一端與循環水泵相連，所述進液循環管道的一端與反應罐的循環進液口相連，進液循環管道的另一端與循環水泵相連，所述循環水泵還與PLC自動控制柜電連接。
進一步地，所述水循環管路包括流量計，所述流量計安裝在進液循環管道上，所述流量計還與PLC自動控制柜電連接。
進一步地，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。
進一步地，所述藥劑配置罐包括裝有營養液的營養液藥劑罐、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)參數設定：在PLC自動控制柜內設定反應罐內所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設定反應罐內所注入的營養液的液位數據L定，設定反應罐內營養液的水質參數范圍，設定反應罐內營養液的溫度參數范圍T范，設定水循環管路進行營養液循環注入的時間t定；
步驟2)微生物載體的投放：通過反應罐頂部的進料口將微生物載體和微生物培養液投入反應罐內，并且投入反應罐內的微生物載體的最高位為Lmax；
步驟3)營養液的投放：將配制好的營養液裝入營養液藥劑罐中，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的營養液泵入反應罐，同時，反應罐側壁的液位傳感器會對注入營養液藥劑罐的營養液的實際液位L實進行測量并將測量到的實際液位L實數據發送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜將接收到的實際液位L實與PLC自動控制柜內所設定液位L定進行對比，若PLC自動控制柜接收到液位傳感器所傳遞過來的實際液位L實數據達到設定液位L定，PLC自動控制柜控制計量加藥泵停止營養液的泵入；
步驟4)啟動水循環管路：PLC自動控制柜控制循環水泵啟動，循環水泵將反應罐底部的營養液提升并從反應罐頂部注入到反應罐內，以此不斷循環，在循環過程中，反應罐側壁的PH值傳感器、水質傳感器會對反應罐內營養液的實際PH值、水質數據進行檢測，并將檢測到數據參數發送到PLC自動控制柜，同時，反應罐內的電加熱棒會實時測量反應罐內營養液的實際溫度并將溫度數據發送到PLC自動控制柜，PLC自動控制柜根據PH值傳感器和水質傳感器發送過來的PH值和水質數據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液的水質參數維持在設定范圍內，PLC自動控制柜根據電加熱棒發送過來的溫度數據控制電加熱棒的加熱情況以便控制反應罐內營養液的溫度在設定的溫度范圍內，當PLC自動控制柜檢測到水循環管路的循環過程達到設定時間t定，PLC自動控制柜控制循環水泵關閉；
步驟5)營養液排空：通過反應罐底部的排液口將反應罐內部的營養液排空，以得到微生物填料；
步驟6)生物填料推出：將螺旋推進器推進反應罐的卸料口，通過螺旋推進器將制備完成的微生物填料排出。
進一步地，步驟4)中，所述水質參數包括COD數據、氨氮數據、總磷數據、總氮數據，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。
本發明還提供了一種污水凈化用的微生物填料的應用，采用本發明制備系統所得到的微生物填料可用于污水中。
與現有技術相比，本發明的技術方案至少具有如下有益效果：
1)、本發明的制備系統包括PLC自動控制柜、放置有微生物載體和微生物培養液的反應罐、若干藥劑配置罐、與藥劑配置罐等數量的計量加藥泵、水循環管路，反應罐頂部的左、右兩端分別開設有若干個藥劑進口和循環進液口，循環進液口與藥劑進口相對設置，反應罐的底端設有排液口、出液口、卸料口和可推進卸料口的螺旋推進器，出液口和排液口分別位于卸料口的兩側，反應罐的一側設有若干傳感器，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、水質傳感器、溫度傳感器、水循環管路電連接。微生物載體和微生物培養液通過進料口投放到反應罐中，將配制好的營養液對應注入藥劑配置罐中，通過計量加藥泵將藥劑配置罐中的營養液泵送到反應罐中，液位傳感器檢測注入反應罐內營養液的液位，啟動水循環管路，反應罐底部的營養液通過水循環管路提升并從反應罐頂部的循環進液口注入營養液，不斷循環，循環過程中，制備過程結束后，反應罐內營養液通過排液口排空，得到微生物填料，所得到的微生物填料通過螺旋推進器從卸料口推出。通過本發明的制備系統可以將反應罐底部的營養液通過循環水泵提升并從反應罐頂部注入，實現營養液的不斷循環，無需進行營養液的不斷添加，節省工藝運行成本，可以實時測量反應罐內的PH環境、加熱溫度等，方便藥劑添加，為反應罐內的微生物提供一個較好的發酵環境。
2)、本發明所設置的反應罐不僅可以發酵微生物，還可以微生物附著到微生物載體，適用性廣。
3)、本發明的制備系統包括在反應罐的內部安裝有電加熱棒，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罐內電加熱棒的加熱營養液的溫度，實現對溫度的自動控制，提高工藝的制備效率。
4)、本發明的制備方法包括在PLC自動控制柜內設定反應罐內所需要填放的微生物載體的最高位Lmax、設定反應罐內所注入的營養液的液位數據L定，設定反應罐內營養液的水質參數范圍，設定反應罐內營養液的溫度參數范圍T范，設定水循環管路進行營養液循環注入的時間t定、通過反應罐頂部的進料口將微生物載體和微生物培養液投入反應罐內、營養液的投放、營養液的投放、啟動水循環管路、營養液排空得到生物填料、通過螺旋推進器將制備完成的微生物填料排出。本發明所提供的微生物填料制備方法簡單，采用本發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境中，可以提高污水處理效率，減少有機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物，使污水得到凈化。
（發明人：李漢琨）
