申请日2015.05.26
公开(公告)日2015.09.23
IPC分类号C02F3/02; C02F3/34; C02F3/10
摘要
本发明涉及一种微生物菌群母液培养箱，包括外箱、水箱、给氧装置、给水装置、排污装置和生物填料层，生物填料层包括下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层和上浮式生物填料层，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层均包括多个生物填料，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层自下至上依次设置在生物填料仓中。生物填料层设置下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层，各层中生物填料在本层中的上下浮动则依然在相对应的静压范围内，能够给各类微生物创造较为稳定的繁殖生长环境，适于各类微生物的繁殖生长，大幅度提高了微生物的培养效率，大幅度提高了污水处理的效果，而且结构也相当简单。
权利要求书
1.一种微生物菌群母液培养箱，包括外箱、水箱、给氧装置、给水装置、排污装置和生物填料层，水箱设置在外箱的侧壁上，给氧装置、给水装置、排污装置设置在外箱中，外箱中设有生物填料仓，生物填料层设置在生物填料仓中，外箱的侧壁上部开设有微生物母液出口，其特征是：所述生物填料层包括下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层和上浮式生物填料层，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层均包括多个生物填料，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层自下至上依次设置在生物填料仓中。
2.如权利要求1所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述下沉式生物填料层的生物填料的密度大于水的密度，所述悬浮式生物填料层的生物填料的密度等于水的密度，所述上浮式生物填料层的生物填料的密度小于水的密度。
3.如权利要求1所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述生物填料包括筒体，筒体的侧壁开设有多个镂空挂膜孔，镂空挂膜孔的周边均设有向镂空挂膜孔中间延伸的挂膜条。
4.如权利要求1所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述外箱包括上箱体和下箱体，上箱体可拆卸安装在下箱体上面;所述生物填料仓设置在下箱体中;所述给氧装置包括至少一个气泵和至少一条供气管，气泵安装在上箱体中，供气管沿竖直方向设置并自上箱体伸入到下箱体中，供气管与气泵连接，供气管上设有多个朝向下箱体中心轴线的出气孔;所述给水装置包括至少一个水泵和至少一条供水管，水泵安装在上箱体中，供水管的一端处于所述水箱中，供水管的另一端伸入到下箱体的底部，供水管与水泵连接，供水管上设有多个朝向下箱体中心轴线的出水孔;所述排污装置包括排污泵和排污管，排污泵安装在上箱体中并连接在排污管的上部，排污管的上端向外伸出构成排污口，排污管的下端伸入到下箱体的底部。
5.如权利要求4所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述外箱还包括上隔板和下隔板，上隔板、下隔板上均开设有多个通孔;上隔板、下隔板安装在所述下箱体中，上隔板、下隔板将下箱体的内腔自上到下分隔为溢流仓、生物填料仓和沉渣仓;所述微生物母液出口与溢流仓的位置相对应。
6.如权利要求4所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述排污装置还包括止回阀和回流管，止回阀连接在排污管的上部并安装在上箱体中，止回阀处于排污泵与排污口之间，回流管的上端与止回阀连接，回流管的下端伸入到下箱体的底部。
7.如权利要求4所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述给氧装置包括两个气泵和两条供气管，所述给水装置包括两个水泵和两条供水管，两条供气管、两条供水管均对称设置在所述下箱体的两侧。
8.如权利要求7所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述微生物母液出口的数量为两个，两个微生物母液出口设置在下箱体的左右两侧，所述两条供水管设置在下箱体的前后两侧。
9.如权利要求4所述的微生物菌群母液培养箱，其特征是：所述外箱还包括第一竖隔板和第二竖隔板;第一竖隔板、第二竖隔板分别设置在所述下箱体的内腔中，第一竖隔板、第二竖隔板分别与下箱体的侧壁构成所述的水箱。
10.一种利用土著生物资源的污水处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在污染水体中吸取污水送入到微生物菌群母液培养箱中;
(2)在微生物菌群母液培养箱中进行增氧，使污水本身所带有的微生物在微生物菌群母液培养箱中繁殖生长，形成微生物菌群母液;
(3)将微生物菌群母液输送回污染水体中，微生物菌群母液中的各种微生物对污染水体中的各种悬浮物、有机物、氮、氨、磷、其它有害污染物进行硝化反应、反硝化反应和降解，使污染水体得到有效净化。
说明书
一种微生物菌群母液培养箱及其污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种微生物培养装置，尤其涉及一种用于污水处理的微生物菌群母液培养箱及其污水处理方法。
背景技术
水资源是人类生活的最重要资源，但是生活污水、工业污水和禽畜养殖废水的大量排放，对水资源和水环境造成更严重的破坏，因而对水资源的治理、修复难度也越来越大。
目前，采用微生物进行污水处理已经成为一种重要的污水处理方法，其采用的设备为微生物菌群母液培养箱，一般包括外箱、水箱、给氧装置、给水装置、排污装置和生物填料层，水箱设置在外箱的侧壁上，给氧装置、给水装置、排污装置、生物填料层设置在外箱中，外箱的侧壁上部开设有微生物母液出口。通过给氧装置、给水装置进行供气、供养使微生物在生物填料上挂膜繁殖，然后脱膜，不断向周围的污染水体输出包含各种微生物的微生物菌群母液，而微生物菌群母液在污染水体中对各种悬浮物、有机物、各种有害污染物进行硝化、反硝化的反应与降解，实现微生物对污水的净化。
上述微生物菌群母液培养箱虽然具有较好的污水处理效果，但是，外箱中填充单一的生物填料，且为了使微生物挂膜、脱膜更加容易，生物填料层的生物填料不能填充太过密集，即是生物填料必须较为松散，各个生物填料之间可以相互接触，但总体上留存有细小的间隙。因此，生物填料在水、气的冲击下发生上浮和下沉，即是同一个生物填料，其在外箱内腔中的高度位置不断变化。由于水中静压水着深度的增加而增加，而各类微生物适应不同的静压，例如微生物中的好氧菌、厌氧均、放线菌等都对静压有不同要求，因此，一定的深度仅适应于某一类微生物的繁殖生长。而上述生物填料在箱体中的高度位置不断变化，无法为各类微生物创造较为稳定的繁殖生长环境，导致微生物菌群的培养效率较低，难以高效地对污水进行处理，无疑也增加了污水处理成本。例如，某一类微生物在较深位置挂膜一段时间，当受水、气冲击而上升到较高位置后，该类微生物因难以适应较低的静压而繁殖生长缓慢，甚至死亡，需另一类微生物重新挂膜，但不久后，该生物填料又掉落到较深位置，同样出现繁殖生长缓慢，甚至死亡的问题，如此反复，导致微生物菌群的培养效率较低，难以高效地对污水进行处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微生物菌群母液培养箱，这种微生物菌群母液培养箱结构简单，适于各类微生物的繁殖生长，大幅度提高了微生物的培养效率，大幅度提高了污水处理的效果。采用的技术方案如下：
一种微生物菌群母液培养箱，包括外箱、水箱、给氧装置、给水装置、排污装置和生物填料层，水箱设置在外箱的侧壁上，给氧装置、给水装置、排污装置设置在外箱中，外箱中设有生物填料仓，生物填料层设置在生物填料仓中，外箱的侧壁上部开设有微生物母液出口，其特征是：所述生物填料层包括下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层和上浮式生物填料层，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层均包括多个生物填料，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层自下至上依次设置在生物填料仓中。
上述水箱的下部一般设有与外界相通的进水口，进水口处一般还设有过滤网。
上述下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层可以采用同一种生物填料，并在生物填料仓中通过筛网分隔而成;下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层也可以通过采用不同密度的生物填料来形成。
本发明的污水处理方式是：污染水体中的污水进入到水箱中，通过水泵从水箱中吸取污水送入到生物填料仓中;给氧装置对生物填料仓中的污水进行增氧，使污水本身所带有的微生物在生物填料层上进行挂膜繁殖生长，当微生物从生物填料层上脱膜时，形成微生物菌群母液;微生物菌群母液从微生物母液出口溢出，输送回污染水体中，微生物菌群母液中的各种微生物对污染水体中的悬浮物、有机物、氮、氨、磷、其它有害污染物进行硝化反应、反硝化反应和降解，使污水得到有效净化。
本发明通过将生物填料层设置为下、中、上的下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层，分别适应三个静压范围的微生物群，而下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层各层的生物填料均被限制在各层的深度范围内，避免某些生物填料受水、气冲击而上升到较高位置或由较高位置掉落到较深位置，而造成微生物因难以适应静压的变化而繁殖生长缓慢或死亡，而各层中生物填料在本层中的上下浮动则依然在相对应的静压范围内，并不会影响微生物的繁殖生长，因此，生物填料层设置下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层能够给各类微生物创造较为稳定的繁殖生长环境，适于各类微生物的繁殖生长，大幅度提高了微生物的培养效率，大幅度提高了污水处理的效果，而且结构也相当简单。
作为本发明的优选方案，所述下沉式生物填料层的生物填料的密度大于水的密度，所述悬浮式生物填料层的生物填料的密度等于水的密度，所述上浮式生物填料层的生物填料的密度小于水的密度。通过将下沉式生物填料层的生物填料的密度设置为大于水的密度，下沉式生物填料层的比重大于水而自然下沉到生物填料仓的底部;通过悬浮式生物填料层的生物填料的密度设置等于水的密度，悬浮式生物填料层的比重与水相等而悬浮在水中，并处于生物填料仓的中间;通过将上浮式生物填料层的生物填料的密度设置为小于水的密度，上浮式生物填料层的比重小于水而自然上浮到生物填料仓的顶部。通过对下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层的生物填料分别设置为大于水、等于水、小于水，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层的下沉、悬浮、上浮由生物填料的密度所决定，并不受外加的筛网束缚限制，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层在水、气的作用下能够作小幅度的波浪运动，模拟污染水体的自然环境，更有利于促进微生物的繁殖生长，进一步提高微生物的培养效率。
作为本发明的优选方案，所述生物填料包括筒体，筒体的侧壁开设有多个镂空挂膜孔，镂空挂膜孔的周边均设有向镂空挂膜孔中间延伸的挂膜条。在筒体上开设多个镂空挂膜孔，并在镂空挂膜孔的周边设置挂膜条，形成四通八达的蜂窝状网络结构，避免污水中的残渣在筒体的内外进行累积，既增加微生物的挂膜量、提高微生物的培养效率，又使得微生物更加容易挂膜、脱膜。这种生物填料采用蜂窝状网络结构，彻底颠覆传统的卷边状或凸棱状的结构，克服了传统生物填料需要阶段性进行更换或花费大量人工进行洗刷维护等诸多弊端，生物填料一经加入，则长期使用无需洗刷维护或更换，减少繁琐的维护，大幅度降低维护成本，是生物填料领域的革命性跨越。
作为本发明进一步的优选方案，所述镂空挂膜孔紧密排列。镂空挂膜孔紧密排列，在有限的空间上尽量多地开设镂空挂膜孔，增加微生物的挂膜量、提高微生物的培养效率。
作为本发明进一步的优选方案，所述筒体为圆筒体。
作为本发明进一步的优选方案，所述筒体包括多个支撑环和多条连接条，各个支撑环同轴设置，各条连接条沿轴向与各个支撑环连接，连接条与支撑环交叉而构成所述的镂空挂膜孔。
作为本发明更进一步的优选方案，所述各个支撑环等间距排列，所述各条连接条等间距排列。各个支撑环等间距排列，各条连接条等间距排列，使得所形成的镂空挂膜孔大小一直，更有利于微生物挂膜，外形也更加美观。
作为本发明的优选方案，所述外箱包括上箱体和下箱体，上箱体可拆卸安装在下箱体上面;所述生物填料仓设置在下箱体中;所述给氧装置包括至少一个气泵和至少一条供气管，气泵安装在上箱体中，供气管沿竖直方向设置并自上箱体伸入到下箱体中，供气管与气泵连接，供气管上设有多个朝向下箱体中心轴线的出气孔;所述给水装置包括至少一个水泵和至少一条供水管，水泵安装在上箱体中，供水管的一端处于所述水箱中，供水管的另一端伸入到下箱体的底部，供水管与水泵连接，供水管上设有多个朝向下箱体中心轴线的出水孔;所述排污装置包括排污泵和排污管，排污泵安装在上箱体中并连接在排污管的上部，排污管的上端向外伸出构成排污口，排污管的下端伸入到下箱体的底部。将外箱设置为上箱体和下箱体，上箱体用作设备箱，用于安装给氧装置、给水装置、排污装置的功能元件(气泵、水泵、排污泵)，以及一些相关的电气控制装置，而下箱体则主要用于安装生物填料层(生物填料层设置在生物填料仓中)，这样将功能元件及电气控制装置独立安装在上箱体上，当功能元件及电气控制装置需要检修或发生故障需要维修、更换时，只需要将上箱体拆卸下来即可，无需将整个外箱全部搬运到岸上，从而使得维护及维修更加简单、容易。
作为本发明进一步的优选方案，所述外箱还包括上隔板和下隔板，上隔板、下隔板上均开设有多个通孔;上隔板、下隔板安装在所述下箱体中，上隔板、下隔板将下箱体的内腔自上到下分隔为溢流仓、生物填料仓和沉渣仓;所述微生物母液出口与溢流仓的位置相对应。
作为本发明进一步的优选方案，所述排污装置还包括止回阀和回流管，止回阀连接在排污管的上部并安装在上箱体中，止回阀处于排污泵与排污口之间，回流管的上端与止回阀连接，回流管的下端伸入到下箱体的底部。通过在排污装置上进一步设置止回阀和回流管，关闭止回阀时，从沉渣仓抽出的水通过回流管再次送入沉渣仓，此时，与供水管输入的水相遇而造成漩涡，有利于促进微生物的生物活性，进一步提高微生物的培养效率。
作为本发明进一步的优选方案，所述给氧装置包括两个气泵和两条供气管，所述给水装置包括两个水泵和两条供水管，两条供气管、两条供水管均对称设置在所述下箱体的两侧。两条供气管、两条供水管均对称设置在下箱体的两侧，使得下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层和上浮式生物填料层的两侧均独立供水、供气，从而使污水与各个生物填料层能够更有效地结合，微生物的生长更加均匀，各种微生物也更加平衡;另外，从下箱体的两侧对称进行供水供气，具有较好的动平衡，避免了下箱体、上箱体的倾斜。
作为本发明更进一步的优选方案，所述两条供气管、两条供水管均为L型。将两条供气管、两条供水管均设置为L型，水、氧气从两侧和底部供给下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层，下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层的受氧更加均匀，更有利于微生物的繁殖生长。
作为本发明更进一步的优选方案，所述微生物母液出口的数量为两个，两个微生物母液出口设置在下箱体的左右两侧，所述两条供水管设置在下箱体的前后两侧。采用双进水(两条供水管)、双母液出口(两个微生物母液出口)的结构，从左右方向排放微生物母液，而从前后方向进水，这样达到更好进出动态平衡，更加平稳，并且能够避免阻塞，而且水的进与出更加均匀。
作为本发明进一步的优选方案，所述外箱还包括第一竖隔板和第二竖隔板;第一竖隔板、第二竖隔板分别设置在所述下箱体的内腔中，第一竖隔板、第二竖隔板分别与下箱体的侧壁构成所述的水箱。通过第一竖隔板、第二竖隔板在下箱体内部分隔出水箱，即是采用内置水箱的结构，整体结构更加紧凑，更加节约空间和生产成本。
作为本发明的优选方案，所述外箱还包括环形浮箱设置在所述外箱的外侧壁上，并且处于所述微生物母液出口的下方。通过设置环形浮箱，使得整个微生物菌群母液培养箱更稳定地漂浮在污染水体上。
作为本发明进一步的优选方案，所述浮箱中填充有自发泡材料。
作为本发明进一步的优选方案，所述上箱体中还设有蓄电池，上箱体的盖板为太阳能板，太阳能板与蓄电池电连接。采用太阳能板及蓄电池来为整个微生物菌群母液培养箱供电，无需从岸上布线到污染水体中，降低了安装时的施工难度，更加节能环保，而且更加安全。
这种微生物菌群母液培养箱一般还设有程序控制箱，在此基础上还可再安装在线水质探头，及时监控水质的情况，通过程序控制箱对各种微生物菌群的溢出情况进行管理并及时进行调整(可以通过无线的方式在办公室中用电脑或手持设备进行控制)，从而确保被处理的污染水体的水质长期保持在较高水平。通过程序控制箱对给氧装置、给水装置、排污装置的功能元件(气泵、水泵、排污泵)、在线水质探头，以及一些相关的电气控制装置进行远程实时控制，从而减少人力巡查，提高了效率，确保水质的稳定，实现真正的自动化管理。另外，通过程序控制箱对给氧装置、给水装置、排污装置的功能元件(气泵、水泵、排污泵)、在线水质探头、相关的电气控制装置，及其运行情况进行监控管理，对气泵的給氧、水泵的给水出水、时间、时间间隙等进行控制、交叉管理和自动调节，并对每个环节和各个功能元件安装报警系统，出现差错和故障都会实时进行远程报障，而操作者在办公室就可以进行管理和故障排除，从而实现真正的智能化管理。
一种利用土著生物资源的污水处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在污染水体中吸取污水送入到微生物菌群母液培养箱中;
(2)在微生物菌群母液培养箱中进行增氧，使污水本身所带有的微生物在微生物菌群母液培养箱中繁殖生长，形成微生物菌群母液;
(3)将微生物菌群母液输送回污染水体中，微生物菌群母液中的各种微生物对污染水体中的各种悬浮物、有机物、氮、氨、磷、其它有害污染物进行硝化反应、反硝化反应和降解，使污染水体得到有效净化。
这种利用土著生物资源的污水处理方法，没有引进任何外来微生物，而是采用污水本身所带有的微生物进行反向培养，这样培养出来的微生物对污染水体更具抵抗和消化作用，从而抵御和消灭污染水体中的污染物(相当于人体的干细胞培养和移植)，这样避免了外来菌群对水体的二次污染;而原位培养出来的微生物菌群母液不断释放到周边的污染水体中，高速有效地对污染水体中的各种悬浮物、有机物、氮、氨、磷、其它有害污染物进行硝化反应、反硝化反应和降解，实现原位微生物对污染水体的净化;经净化的水体又携带大量的优势微生物菌群从原位水体向周边渗透扩散，同时又寄生于污染水体和污泥中，再现硝化反应、反硝化反应和降解过程，从而达到在可控范围内的污水净化;另外，在整体水域的净化达到较高水平时，培养出来的微生物菌群没有污染物可消化，失去了生存条件，也就自然死亡，从而避免了第三次污染的可能性。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明通过将生物填料层设置为下、中、上的下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层，分别适应三个静压范围的微生物群，而下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层各层的生物填料均被限制在各层的深度范围内，避免某些生物填料受水、气冲击而上升到较高位置或由较高位置掉落到较深位置，而造成微生物因难以适应静压的变化而繁殖生长缓慢或死亡，而各层中生物填料在本层中的上下浮动则依然在相对应的静压范围内，并不会影响微生物的繁殖生长，因此，生物填料层设置下沉式生物填料层、悬浮式生物填料层、上浮式生物填料层能够给各类微生物创造较为稳定的繁殖生长环境，适于各类微生物的繁殖生长，大幅度提高了微生物的培养效率，大幅度提高了污水处理的效果，而且结构也相当简单。