申请日2018.07.16
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号C12M1/00; C12M1/36; C12M1/34; C02F11/02
摘要
一种面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法，属于环保设备技术领域。所述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，包括底座，承重柱的一端与底座连接，托臂的一端与承重柱连接，另一端与独立舱连接，主转轴竖向设置，且穿过所述独立舱，振动锤设置在独立舱的下方，振动锤的底部与底座连接，其上部通过振动传递机构与独立舱下部的振动传递弹簧连接，PLC控制器分别与托臂、离心机构、逐点激振机构、振动锤、振动传递机构和冲击装置连接。所述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法，实现对细菌施加离心、振动和冲击等多种环境刺激，并且能够振散凝块污泥，使菌群与污泥接触更加充分。
权利要求书
1.一种面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，包括底座、独立舱、主转轴、振动锤和PLC控制器;
底座上设置有外壳，所述外壳的内壁设置有发热电阻丝，所述外壳内竖向设置多个承重柱，所述承重柱的一端与底座连接，托臂的一端与承重柱连接，另一端与独立舱连接，所述托臂内设置有电磁铁;
独立舱包括顶盖、舱体、离心机构、逐点激振机构和冲击装置;所述顶盖是透明的且为圆形结构，其内表面设置有圆周滑槽，所述圆周滑槽与离心机构中的滑块滑动连接，所述离心机构包括离心盘，所述离心盘为圆形结构，且离心盘中部设置有键槽，所述离心盘沿周向设置有多个扇形槽，可拆卸扇区与扇形槽的导轨连接，所述可拆卸扇区上设置有离心试管槽，高强度试管安装在离心试管槽中;所述离心机构的下方设置有逐点激振机构，逐点激振机构包括滑轨支座，滑轨支座为圆盘结构，其圆周设置有滑轨，多个沿滑轨支座周向等距离设置的凸起与所述滑轨滑动连接，其中，一个凸起与激振器通过丝杠连接，所述激振器的顶部设置有强磁铁，外环齿形丝杠螺母套接在丝杠上，所述外环齿形丝杠螺母设置在凸起靠近激振器的一侧，所述外环齿形丝杠螺母与第一齿轮啮合，所述第一齿轮通过联轴器与第一电机连接，所述滑轨支座的上部设置有第二电机，所述第二电机通过联轴器与第二齿轮连接，第二齿轮与行星齿轮啮合，所述行星齿轮外固装有齿圈，所述齿圈与凸起固定连接;冲击装置的冲击电机与舱体的侧壁内表面固定连接，冲击装置的上冲击锤设置在可拆卸扇区与顶盖之间;所述舱体是透明的且壁周设置有强磁铁，所述舱体内环绕有环形LED灯管;
主转轴的下部通过联轴器与主转电机连接，所述主转轴包括圆柱轴承、定位弹簧、可动四位键和可卸盖板，所述主转轴竖向设置，且穿过所述独立舱，所述顶盖和舱体分别与主转轴的圆柱轴承连接，所述离心盘与主转轴的可动四位键键连接，所述滑轨支座与主转轴过盈配合;
振动锤设置在所述独立舱的下方，所述振动锤的底部与底座固定连接，其上部通过振动传递机构与独立舱连接;
PLC控制器分别与托臂、离心机构、逐点激振机构、振动锤、振动传递机构和冲击装置连接，分别实现所述培养仪的离心、振动和冲击功能。
2.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述冲击装置包括冲击电机，所述冲击电机与凸轮连接，所述凸轮通过定轴与滚子连杆连接，所述滚子连杆与高强度转向缓冲连杆连接，所述高强度转向缓冲连杆与冲击锤连接，所述冲击锤包括上冲击锤和下冲击锤，所述刚性杆件还设有固定杆格，所述固定杆格在所述下冲击锤的下方，所述固定杆格与所述独立舱的舱体内壁固定连接。
3.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述振动锤包括振动平台，所述振动平台的上部与所述振动传递机构连接，其下部与振动转化台连接，所述振动转化台的下部与所述底板固定连接，所述振动转化台包括第三电机，所述第三电机通过传动带与振动发生装置的第一转轴连接，所述第一转轴上设置有第一传动齿轮和第一偏心块，所述第一传动齿轮与第二转轴上的第二传动齿轮啮合，所述第二传动轴上设置有第二偏心块，所述第一偏心块和所述第二偏心块的偏心部相对，所述振动发生装置的下部设置有承载板，所述承载板的上表面与上缓冲弹簧连接，其下表面与下缓冲弹簧连接。
4.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述振动传递机构包括基杆，所述基杆的一端通过小块电磁铁与所述振动锤连接，另一端与套杆的一端连接，所述套杆的另一端分别与主臂的一端和移动副杆的一端连接，所述主臂的另一端与所述承重柱连接，所述移动副杆的另一端通过振动传递弹簧与所述独立舱连接。
5.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述齿圈上部设置有配重联动杆，所述配重联动杆与所述凸起连接。
6.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述主转轴还包括舵机，所述舵机通过联轴器与第三齿轮连接，所述第三齿轮与齿条啮合，所述可动四位键的上表面与所述齿条连接，下表面与竖直方向限制杆连接。
7.根据权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，其特征在于，所述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪还包括监测和应急装置，所述监测和应急装置设置在所述外壳的顶部。
8.权利要求1所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪的使用方法，其特征在于，包括：
步骤1、将拨动开关恢复默认位置，各复合按钮处于未激活状态，开启机器;
步骤2、将等质量接种各菌群的工业恶臭污泥放入到所述高强度试管中，将高强度试管放置在所述可拆卸扇区中，再转动所述离心盘，将多块可拆卸扇区逐一通过导轨填满离心盘;
步骤3、设定各独立舱温度与光强;
步骤4、需施加振动刺激时，(1)选择整体振动时，输入振动激励幅度及刺激施加时间，切断所述独立舱与所述托臂的磁力联系，建立独立舱与所述套杆的磁力联系并激活所述振动锤至工作状态，开始施加整体振动刺激，工作结束后自行复位;(2)选择分层振动时，输入振动激励幅度及刺激施加时间，选中需要振动的独立舱，未选中的独立舱与托臂建立磁力联系同时断开与套杆的磁力联系，振动锤开始工作，振动选中的独立舱，刺激施加结束，自动复位;需施加离心刺激时，(1)选择整体离心时，PLC控制器激活各层舵机正转，经齿轮及齿条，带动可动四位键向下运动，使可动四位键嵌入离心盘的键槽，所述主转电机启动，带动各层独立舱的离心盘以输入转速转动;(2)选择分层离心时，输入转速及刺激施加时间，选中需施加离心刺激的独立舱，所述独立舱对应的舵机正转，经齿轮及齿条，带动可动四位键向下运动，使可动四位键嵌入离心盘的键槽，不需要施加离心刺激的独立舱的可动四位键未嵌入对应离心盘的键槽，主转电机启动，带动需施加离心刺激的独立舱的离心盘以输入转速转动，不需要施加离心刺激的独立舱不受影响;当需施加逐点激振刺激时，选择需激振扇区，所述第一电机带动所述外环齿形丝杠螺母转动，使固定在丝杠上的激振器顶住已选择的可拆卸扇区，所述激振器顶部的强磁铁吸附可拆卸扇区，使受振的可拆卸扇区沿导轨方向离开离心盘，从而向一个可拆卸扇区施加振动刺激时不影响其他可拆卸扇区;
步骤5、当需对某个可拆卸扇区施加冲击时，选定待冲击的可拆卸扇区，PLC控制器周期性带动主转轴转过一定角度，使上冲击锤与选定的可拆卸扇区受冲击的位置重合，进而控制所述冲击电机带动凸轮转动，使上冲击锤对选中的可拆卸扇区进行冲击，振散凝块污泥，使菌群与污泥接触更加充分;
步骤6、独立舱内的气体浓度检测装置监测到恶臭有害气体浓度过高时，自动启动监测和应急装置进行紧急处理，喷出可吸收有害气体的喷雾并报警，接到报警后，有关人员应立即做出相应应急措施，以保证实验安全。
9.根据权利要求8所述的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪的使用方法，其特征在于，所述步骤4中的振动刺激、离心刺激和逐点激振刺激中的一种或多种能够施加于每个所述独立舱。
说明书
面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，特别涉及一种面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法。
背景技术
由于国内技术产业的快速发展以及过去人们的环保意识淡薄，越来越多短视的企业家为了追求利益的最大化，无视了环保问题，将未经处理的工业污泥偷偷排放或者直接转移到郊区填埋，日积月累，近年来不断爆发的环境危机，让环境问题浮出水面，跃然人们的视野之中，唤起了人们忽视已久的环保意识。目前如何有效治理工业污水及污泥已经成为社会亟待解决的一个难题。
工业污水和污泥不仅自身对人们赖以生存的环境造成极大的破坏，而且随着污泥的日积月累，绝大多数工业污水和污泥还带有难闻的恶臭味，有些即使在浓度很低且距离很远的情况下,也能对嗅觉器官产生很大的刺激，从而对周边空气的污染给城乡居民带来了极其严重的影响。
虽然国际上的工业污水处理工艺已经相对成熟，不过对多样化的工业污泥处理，却仍没有有效的解决办法，例如我国城市周边乡镇的工业污泥池，工业污泥所产生的恶臭气体肆意弥漫，已经导致全体居民不得已背井离乡，迁往其他乡镇生活。解决该问题的难点就在于工业污泥中有害成分的多样性，并没有能针对其中有害成分的最有效处理方式。目前对于处理有害元素问题的普遍而高效的解决方式是生物处理法，针对不同的元素，培养不同的菌群进行处理。因此，我们迫切的需要筛选出一种能够在恶劣环境下最有效的处理工业污泥的菌群，且提高其生存率，以高效地解决工业恶臭污泥带来的负面影响与环境问题，并为同类问题提供值得借鉴的解决方案。
然而，目前市场上已有的一些培养箱仅针对单方面影响因素来对细菌进行筛选和培育，并没有一种能够同时施加多种恶劣环境刺激的培养仪，如：离心旋转、振动、冲击等功能，以模拟“物竞天择”环境来培育更加适应各种恶劣环境且生存率高的菌群，同时也可利用冲击的强大能量将菌群在吞食恶臭污泥时产生的“凝块”现象解决。再者，在生物降解菌群对工业污泥进行处理的同时，对于可能产生的恶臭气体，传统培养箱并没有能够针对其进行有效处理的工艺，若在培养施加刺激过程中试管出现泄漏现象，释放出的有毒恶臭易爆气体也无法立刻被吸收且难以阻止其扩散，危及实验人员生命安全。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法，实现对细菌施加离心、振动和冲击等多种环境刺激，并且能够能振散凝块污泥，使菌群与污泥接触更加充分。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪，包括底座、独立舱、主转轴、振动锤和PLC控制器;
底座上设置有外壳，所述外壳的内壁设置有发热电阻丝，所述外壳内竖向设置多个承重柱，所述承重柱的一端与底座连接，托臂的一端与承重柱连接，另一端与独立舱连接，所述托臂内设置有电磁铁;
独立舱包括顶盖、舱体、离心机构、逐点激振机构和冲击装置;所述顶盖是透明的且为圆形结构，其内表面设置有圆周滑槽，所述圆周滑槽与离心机构中的滑块滑动连接，所述离心机构包括离心盘，所述离心盘为圆形结构，且离心盘中部设置有键槽，所述离心盘沿周向设置有多个扇形槽，可拆卸扇区与扇形槽的导轨连接，所述可拆卸扇区上设置有离心试管槽，高强度试管安装在离心试管槽中;所述离心机构的下方设置有逐点激振机构，逐点激振机构包括滑轨支座，滑轨支座为圆盘结构，其圆周设置有滑轨，多个沿滑轨支座周向等距离设置的凸起与所述滑轨滑动连接，其中，一个凸起与激振器通过丝杠连接，所述激振器的顶部设置有强磁铁，外环齿形丝杠螺母套接在丝杠上，所述外环齿形丝杠螺母设置在凸起靠近激振器的一侧，所述外环齿形丝杠螺母与第一齿轮啮合，所述第一齿轮通过联轴器与第一电机连接，所述滑轨支座的上部设置有第二电机，所述第二电机通过联轴器与第二齿轮连接，第二齿轮与行星齿轮啮合，所述行星齿轮外固装有齿圈，所述齿圈与凸起固定连接;冲击装置的冲击电机与舱体的侧壁内表面固定连接，冲击装置的上冲击锤设置在可拆卸扇区与顶盖之间;所述舱体是透明的且壁周设置有强磁铁，所述舱体内环绕有环形LED灯管;
主转轴的下部通过联轴器与主转电机连接，所述主转轴包括圆柱轴承、定位弹簧、可动四位键和可卸盖板，所述主转轴竖向设置，且穿过所述独立舱，所述顶盖和舱体分别与主转轴的圆柱轴承连接，所述离心盘与主转轴的可动四位键键连接，所述滑轨支座与主转轴过盈配合;
振动锤设置在所述独立舱的下方，所述振动锤的底部与底座固定连接，其上部通过振动传递机构与独立舱连接;
PLC控制器分别与托臂、离心机构、逐点激振机构、振动锤、振动传递机构和冲击装置连接，分别实现所述培养仪的离心、振动和冲击功能。
所述冲击装置包括冲击电机，所述冲击电机与凸轮连接，所述凸轮通过定轴与滚子连杆连接，所述滚子连杆与高强度转向缓冲连杆连接，所述高强度转向缓冲连杆与冲击锤连接，所述冲击锤包括上冲击锤和下冲击锤，所述刚性杆件还设有固定杆格，所述固定杆格在所述下冲击锤的下方，所述固定杆格与所述独立舱的舱体内壁固定连接。
所述振动锤包括振动平台，所述振动平台的上部与所述振动传递机构连接，其下部与振动转化台连接，所述振动转化台的下部与所述底板固定连接，所述振动转化台包括第三电机，所述第三电机通过传动带与振动发生装置的第一转轴连接，所述第一转轴上设置有第一传动齿轮和第一偏心块，所述第一传动齿轮与第二转轴上的第二传动齿轮啮合，所述第二传动轴上设置有第二偏心块，所述第一偏心块和所述第二偏心块的偏心部相对，所述振动发生装置的下部设置有承载板，所述承载板的上表面与上缓冲弹簧连接，其下表面与下缓冲弹簧连接。
所述振动传递机构包括基杆，所述基杆的一端通过小块电磁铁与所述振动锤连接，另一端与套杆的一端连接，所述套杆的另一端分别与主臂的一端和移动副杆的一端连接，所述主臂的另一端与所述承重柱连接，所述移动副杆的另一端通过振动传递弹簧与所述独立舱连接。
所述齿圈上部设置有配重联动杆，所述配重联动杆与所述凸起连接。
所述主转轴还包括舵机，所述舵机通过联轴器与第三齿轮连接，所述第三齿轮与齿条啮合，所述可动四位键的上表面与所述齿条连接，下表面与竖直方向限制杆连接。
所述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪还包括监测和应急装置，所述监测和应急装置设置在所述外壳的顶部。
上述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪的使用方法，包括：
步骤1、将拨动开关恢复默认位置，各复合按钮处于未激活状态，开启机器;
步骤2、将等质量接种各菌群的工业恶臭污泥放入到所述高强度试管中，将高强度试管放置在所述可拆卸扇区中，再转动所述离心盘，将多块可拆卸扇区逐一通过导轨填满离心盘;
步骤3、设定各独立舱温度与光强;
步骤4、需施加振动刺激时，(1)选择整体振动时，输入振动激励幅度及刺激施加时间，切断所述独立舱与所述托臂的磁力联系，建立独立舱与所述套杆的磁力联系并激活所述振动锤至工作状态，开始施加整体振动刺激，工作结束后自行复位;(2)选择分层振动时，输入振动激励幅度及刺激施加时间，选中需要振动的独立舱，未选中的独立舱与托臂建立磁力联系同时断开与套杆的磁力联系，振动锤开始工作，振动选中的独立舱，刺激施加结束，自动复位;需施加离心刺激时，(1)选择整体离心时，PLC控制器激活各层舵机正转，经齿轮及齿条，带动可动四位键向下运动，使可动四位键嵌入离心盘的键槽，所述主转电机启动，带动各层独立舱的离心盘以输入转速转动;(2)选择分层离心时，输入转速及刺激施加时间，选中需施加离心刺激的独立舱，所述独立舱对应的舵机正转，经齿轮及齿条，带动可动四位键向下运动，使可动四位键嵌入离心盘的键槽，不需要施加离心刺激的独立舱的可动四位键未嵌入对应离心盘的键槽，主转电机启动，带动需施加离心刺激的独立舱的离心盘以输入转速转动，不需要施加离心刺激的独立舱不受影响;当需施加逐点激振刺激时，选择需激振扇区，所述第一电机带动所述外环齿形丝杠螺母转动，使固定在丝杠上的激振器顶住已选择的可拆卸扇区，所述激振器顶部的强磁铁吸附可拆卸扇区，使受振的可拆卸扇区沿导轨方向离开离心盘，从而向一个可拆卸扇区施加振动刺激时不影响其他可拆卸扇区;
步骤5、当需对某个可拆卸扇区施加冲击时，选定待冲击的可拆卸扇区，PLC控制器周期性带动主转轴转过一定角度，使上冲击锤与选定的可拆卸扇区受冲击的位置重合，进而控制所述冲击电机带动凸轮转动，使上冲击锤对选中的可拆卸扇区进行冲击，振散凝块污泥，使菌群与污泥接触更加充分;
步骤6、独立舱内的气体浓度检测装置监测到恶臭有害气体浓度过高时，自动启动监测和应急装置进行紧急处理，喷出可吸收有害气体的喷雾并报警，接到报警后，有关人员应立即做出相应应急措施，以保证实验安全。
所述面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪的使用方法的步骤4中的振动刺激、离心刺激和逐点激振刺激中的一种或多种能够施加于每个所述独立舱。
本发明中的面向工业恶臭污泥的生物降解细菌分离培养仪及使用方法的技术效果是，通过对各实验菌群施加离心、振动和冲击等多种恶劣环境刺激，通过物竞天择的方式，筛选出适应性最强的菌群并能对工业恶臭污泥进行最高效的处理，解决了顽固恶臭工业污泥难以因地制宜得到解决的技术问题;通过冲击装置对装有高强度试管的可拆卸扇区进行冲击，振散凝块污泥，使菌群与污泥接触更加充分，解决菌群与恶臭污泥混合培养中的有凝块的技术问题;培养仪在工作时处于密闭环境中，不会造成有害恶臭气体溢散到实验人员工作环境中，防止气体对工作人员健康造成损害，也保证了工作人员的研究环境，促进了研究效率，并设置了有害恶臭气体监测装置与吸收装置，防止了有害气体溢出的特殊情况下对工作人员造成伤害。