公布日：2024.06.14
申请日：2024.04.07
分类号：C02F3/34(2023.01)I
摘要
本发明提供一种污水净化用的微生物填料的制备系统及其制备方法和应用，所述制备系统包括PLC自动控制柜、反应罐、若干药剂配置罐、计量加药泵、水循环管路，反应罐顶部的左、右两端分别开设有若干个药剂进口和循环进液口，反应罐的一侧设有若干传感器，若干传感器包括液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器。本发明的制备系统可以将反应罐底部的营养液通过循环水泵提升并从反应罐顶部注入，实现营养液的不断循环，节省工艺运行成本，采用本发明制备方法所得到的微生物填料能附着不同生理特性的微生物并形成固定化的生物菌膜，可以提高污水净化效率。
权利要求书
1.一种污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述制备系统包括PLC自动控制柜、放置有微生物载体和微生物培养液的反应罐、若干药剂配置罐、与药剂配置罐等数量的计量加药泵、水循环管路；所述PLC自动控制柜安放在反应罐的外围，所述反应罐顶部的左、右两端分别开设有若干个药剂进口和循环进液口，循环进液口与药剂进口相对设置，所述反应罐的底端设有排液口、出液口、卸料口和可推进卸料口的螺旋推进器，所述出液口和排液口分别位于卸料口的两侧；所述水循环管路的一端与反应罐的循环进液口相连通，水循环管路的另一端与反应罐的出液口相连通；若干药剂配置罐相互间隔分布在计量加药泵的一侧，每一计量加药泵的一端与药剂配置罐相连，每一计量加药泵的另一端对应连接反应罐的一个药剂进口；所述反应罐的一侧设有若干传感器，若干传感器包括液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器，所述液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器从上到下依次安装在反应罐的一侧壁上并位于药剂进口的下方；所述PLC自动控制柜与每一计量加药泵、液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器、水循环管路电连接。
2.根据权利要求1所述的污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述反应罐的内部安装有电加热棒，所述电加热棒还与PLC自动控制柜电连接。
3.根据权利要求1所述的污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述水循环管路包括出液管道、循环水泵、进液循环管道，所述出液管道的一端与反应罐的出液口相连通，出液管道的另一端与循环水泵相连，所述进液循环管道的一端与反应罐的循环进液口相连，进液循环管道的另一端与循环水泵相连，所述循环水泵还与PLC自动控制柜电连接。
4.根据权利要求1所述的污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述水循环管路包括流量计，所述流量计安装在进液循环管道上，所述流量计还与PLC自动控制柜电连接。
5.根据权利要求1所述的污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述微生载体包括陶粒、沸石颗粒、火山石、塑料球、塑料编织物、石英砂、麻编织物中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的污水净化用的微生物填料的制备系统，其特征在于：所述药剂配置罐包括装有营养液的营养液药剂罐、装有酸性药剂的酸性药剂罐、装有碱性药剂的碱性药剂罐、装有碳源药剂的碳源药剂罐，所述营养液药剂罐、酸性药剂罐、碱性药剂罐、碳源药剂罐均连接有一计量加药泵。
7.一种污水净化用的微生物填料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：步骤1)参数设定：在PLC自动控制柜内设定反应罐内所需要填放的微生物载体的最高位Lmax、设定反应罐内所注入的营养液的液位数据L定，设定反应罐内营养液的水质参数范围，设定反应罐内营养液的温度参数范围T范，设定水循环管路进行营养液循环注入的时间t定；步骤2)微生物载体的投放：通过反应罐顶部的进料口将微生物载体和微生物培养液投入反应罐内，并且投入反应罐内的微生物载体的最高位为Lmax；步骤3)营养液的投放：将配制好的营养液装入营养液药剂罐中，将酸性药剂装入酸性药剂罐、将碱性药剂装入碱性药剂罐、将碳源药剂装入碳源药剂罐中，通过计量加药泵将药剂配置罐内的营养液泵入反应罐，同时，反应罐侧壁的液位传感器会对营养液药剂罐注入反应罐的营养液的实际液位L实进行测量并将测量到的实际液位L实数据发送到PLC自动控制柜，PLC自动控制柜将接收到的实际液位L实与PLC自动控制柜内所设定液位L定进行对比，若PLC自动控制柜接收到液位传感器所传递过来的实际液位L实数据达到设定液位L定，PLC自动控制柜控制计量加药泵停止营养液的泵入；步骤4)启动水循环管路：PLC自动控制柜控制循环水泵启动，循环水泵将反应罐底部的营养液提升并从反应罐顶部注入到反应罐内，以此不断循环，在循环过程中，反应罐侧壁的PH值传感器、水质传感器会对反应罐内营养液的实际PH值、水质数据进行检测，并将检测到数据参数发送到PLC自动控制柜，同时，反应罐内的电加热棒会实时测量反应罐内营养液的实际温度并将温度数据发送到PLC自动控制柜，PLC自动控制柜根据PH值传感器和水质传感器发送过来的PH值和水质数据控制计量加药泵所添加的酸性药剂、碱性药剂、碳源药剂以控制营养液的水质参数维持在设定范围内，PLC自动控制柜根据电加热棒发送过来的温度数据控制电加热棒的加热情况以便控制反应罐内营养液的温度在设定的温度范围内，当PLC自动控制柜检测到水循环管路的循环过程达到设定时间t定，PLC自动控制柜控制循环水泵关闭；步骤5)营养液排空：通过反应罐底部的排液口将反应罐内部的营养液排空，以得到微生物填料；步骤6)生物填料推出：将螺旋推进器推进反应罐的卸料口，通过螺旋推进器将制备完成的微生物填料排出。
8.根据权利要求7所述的污水净化用的微生物填料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述水质参数包括COD数据、氨氮数据、总磷数据、总氮数据，计量加药泵所添加的酸性药剂包括硫酸、盐酸、磷酸、柠檬酸药剂中任意一种；计量加药泵所添加的碱性药剂包括氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化镁中任意一种；计量加药泵所添加的碳源药剂包括淀粉、葡萄糖、红糖中任意一种。
9.根据权利要求8所述的污水净化用的微生物填料的制备方法，其特征在于：所述最高位L定大于Lmax，T范为15-40摄氏度，t定为1-72小时。
10.一种污水净化用的微生物填料的应用，其特征在于：采用权利要求1制备装置所得到的微生物填料可用于污水中。
发明内容
有鉴于此，本发明为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种能将反应罐底部的营养液通过循环水泵提升并从反应罐顶部注入、可以实现营养液的不断循环、节省工艺运行成本、通过设置PLC自动控制柜、电加热棒来控制反应罐内的营养液温度、方便对温度进行控制、可以实时测量反应罐内的PH环境、加热温度等、更好地进行反应罐内微生物填料的制备、制备方便、制备工艺简单、制备得到一种能附着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、附着效果好的微生物填料、可以更好净化水源的微生物填料的制备系统及其制备方法和应用。
本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题：
一方面，本发明提供了一种污水净化用的微生物填料的制备系统，所述制备系统包括PLC自动控制柜、放置有微生物载体和微生物培养液的反应罐、若干药剂配置罐、与药剂配置罐等数量的计量加药泵、水循环管路；
所述PLC自动控制柜安放在反应罐的外围，所述反应罐顶部的左、右两端分别开设有若干个药剂进口和循环进液口，循环进液口与药剂进口相对设置，所述反应罐的底端设有排液口、出液口、卸料口和可推进卸料口的螺旋推进器，所述出液口和排液口分别位于卸料口的两侧；
所述水循环管路的一端与反应罐的循环进液口相连通，水循环管路的另一端与反应罐的出液口相连通；
若干药剂配置罐相互间隔分布在计量加药泵的一侧，每一计量加药泵的一端与药剂配置罐相连，每一计量加药泵的另一端对应连接反应罐的一个药剂进口；
所述反应罐的一侧设有若干传感器，若干传感器包括液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器，所述液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器从上到下依次安装在反应罐的一侧壁上并位于药剂进口的下方；
所述PLC自动控制柜与每一计量加药泵、液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器、水循环管路电连接。
进一步地，所述反应罐的内部安装有电加热棒，所述电加热棒还与PLC自动控制柜电连接。
进一步地，所述水循环管路包括出液管道、循环水泵、进液循环管道，所述出液管道的一端与反应罐的出液口相连通，出液管道的另一端与循环水泵相连，所述进液循环管道的一端与反应罐的循环进液口相连，进液循环管道的另一端与循环水泵相连，所述循环水泵还与PLC自动控制柜电连接。
进一步地，所述水循环管路包括流量计，所述流量计安装在进液循环管道上，所述流量计还与PLC自动控制柜电连接。
进一步地，所述微生载体包括陶粒、沸石颗粒、火山石、塑料球、塑料编织物、石英砂、麻编织物中的一种或两种以上混合。
进一步地，所述药剂配置罐包括装有营养液的营养液药剂罐、装有酸性药剂的酸性药剂罐、装有碱性药剂的碱性药剂罐、装有碳源药剂的碳源药剂罐，所述营养液药剂罐、酸性药剂罐、碱性药剂罐、碳源药剂罐均连接有一计量加药泵。
本发明还提供了一种污水净化用的微生物填料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1)参数设定：在PLC自动控制柜内设定反应罐内所需要填放的微生物载体的最高位Lmax、设定反应罐内所注入的营养液的液位数据L定，设定反应罐内营养液的水质参数范围，设定反应罐内营养液的温度参数范围T范，设定水循环管路进行营养液循环注入的时间t定；
步骤2)微生物载体的投放：通过反应罐顶部的进料口将微生物载体和微生物培养液投入反应罐内，并且投入反应罐内的微生物载体的最高位为Lmax；
步骤3)营养液的投放：将配制好的营养液装入营养液药剂罐中，将酸性药剂装入酸性药剂罐、将碱性药剂装入碱性药剂罐、将碳源药剂装入碳源药剂罐中，通过计量加药泵将药剂配置罐内的营养液泵入反应罐，同时，反应罐侧壁的液位传感器会对注入营养液药剂罐的营养液的实际液位L实进行测量并将测量到的实际液位L实数据发送到PLC自动控制柜，PLC自动控制柜将接收到的实际液位L实与PLC自动控制柜内所设定液位L定进行对比，若PLC自动控制柜接收到液位传感器所传递过来的实际液位L实数据达到设定液位L定，PLC自动控制柜控制计量加药泵停止营养液的泵入；
步骤4)启动水循环管路：PLC自动控制柜控制循环水泵启动，循环水泵将反应罐底部的营养液提升并从反应罐顶部注入到反应罐内，以此不断循环，在循环过程中，反应罐侧壁的PH值传感器、水质传感器会对反应罐内营养液的实际PH值、水质数据进行检测，并将检测到数据参数发送到PLC自动控制柜，同时，反应罐内的电加热棒会实时测量反应罐内营养液的实际温度并将温度数据发送到PLC自动控制柜，PLC自动控制柜根据PH值传感器和水质传感器发送过来的PH值和水质数据控制计量加药泵所添加酸性药剂、碱性药剂、碳源药剂以控制营养液的水质参数维持在设定范围内，PLC自动控制柜根据电加热棒发送过来的温度数据控制电加热棒的加热情况以便控制反应罐内营养液的温度在设定的温度范围内，当PLC自动控制柜检测到水循环管路的循环过程达到设定时间t定，PLC自动控制柜控制循环水泵关闭；
步骤5)营养液排空：通过反应罐底部的排液口将反应罐内部的营养液排空，以得到微生物填料；
步骤6)生物填料推出：将螺旋推进器推进反应罐的卸料口，通过螺旋推进器将制备完成的微生物填料排出。
进一步地，步骤4)中，所述水质参数包括COD数据、氨氮数据、总磷数据、总氮数据，计量加药泵所添加的酸性药剂包括硫酸、盐酸、磷酸、柠檬酸药剂中任意一种；计量加药泵所添加的碱性药剂包括氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化镁中任意一种；计量加药泵所添加的碳源药剂包括淀粉、葡萄糖、红糖中任意一种。
进一步地，所述最高位L定大于Lmax，T范为15-40摄氏度，t定为1-72小时。
本发明还提供了一种污水净化用的微生物填料的应用，采用本发明制备系统所得到的微生物填料可用于污水中。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有如下有益效果：
1)、本发明的制备系统包括PLC自动控制柜、放置有微生物载体和微生物培养液的反应罐、若干药剂配置罐、与药剂配置罐等数量的计量加药泵、水循环管路，反应罐顶部的左、右两端分别开设有若干个药剂进口和循环进液口，循环进液口与药剂进口相对设置，反应罐的底端设有排液口、出液口、卸料口和可推进卸料口的螺旋推进器，出液口和排液口分别位于卸料口的两侧，反应罐的一侧设有若干传感器，若干传感器包括液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器，PLC自动控制柜与每一计量加药泵、液位传感器、PH值传感器、水质传感器、温度传感器、水循环管路电连接。微生物载体和微生物培养液通过进料口投放到反应罐中，将配制好的营养液对应注入药剂配置罐中，通过计量加药泵将药剂配置罐中的营养液泵送到反应罐中，液位传感器检测注入反应罐内营养液的液位，启动水循环管路，反应罐底部的营养液通过水循环管路提升并从反应罐顶部的循环进液口注入营养液，不断循环，循环过程中，制备过程结束后，反应罐内营养液通过排液口排空，得到微生物填料，所得到的微生物填料通过螺旋推进器从卸料口推出。通过本发明的制备系统可以将反应罐底部的营养液通过循环水泵提升并从反应罐顶部注入，实现营养液的不断循环，无需进行营养液的不断添加，节省工艺运行成本，可以实时测量反应罐内的PH环境、加热温度等，方便药剂添加，为反应罐内的微生物提供一个较好的发酵环境。
2)、本发明所设置的反应罐不仅可以发酵微生物，还可以微生物附着到微生物载体，适用性广。
3)、本发明的制备系统包括在反应罐的内部安装有电加热棒，电加热棒还与PLC自动控制柜电连接，通过PLC自动控制柜来控制反应罐内电加热棒的加热营养液的温度，实现对温度的自动控制，提高工艺的制备效率。
4)、本发明的制备方法包括在PLC自动控制柜内设定反应罐内所需要填放的微生物载体的最高位Lmax、设定反应罐内所注入的营养液的液位数据L定，设定反应罐内营养液的水质参数范围，设定反应罐内营养液的温度参数范围T范，设定水循环管路进行营养液循环注入的时间t定、通过反应罐顶部的进料口将微生物载体和微生物培养液投入反应罐内、营养液的投放、营养液的投放、启动水循环管路、营养液排空得到生物填料、通过螺旋推进器将制备完成的微生物填料排出。本发明所提供的微生物填料制备方法简单，采用本发明制备方法所得到的微生物填料能附着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，将制备得到的微生物填料投入污水环境中，可以提高污水处理效率，减少有机物和氨氮等污染物的浓度，还能够显著提高污水处理效率，通过微生物菌的参与，有效去除氨氮和降解有机物，使污水得到净化。
（发明人：李汉琨）