本發(fā)明涉及水處理，特別涉及微生物菌種培育裝置及方法。

背景技術：

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全國地表水國控斷面中，劣v類水質水體占9.2％，基本喪失水體使用功能；24.6％的重點湖泊呈富營養(yǎng)狀態(tài)；流經(jīng)城鎮(zhèn)的河流溝渠頻現(xiàn)黑臭現(xiàn)象等。微生物既是自然界的生產(chǎn)者，同時也是分解者，在物質循環(huán)中擔當重要角色，而利用微生物治理污水的技術也已成為低污染水體治理中普遍采用的方法之一。但利用微生物處理低污染水體依然存在諸多不足，如：

1.運輸影響，培育好的成品菌種在長距離運輸過程中，菌種活性易受影響，而且運輸成本也高；

2.投加影響，傳統(tǒng)的菌種投加方式是人工將菌液拋灑入水體，菌種在水體中自然增殖擴散，從而逐步對水體污染進行降解，此方式人工成本高，且費時、費力；

3.環(huán)境影響，若直接投放的外來微生物菌種，存在要適應水體本土的問題，如果本土環(huán)境不適宜，無法大量繁殖，不易在水中形成優(yōu)勢物種，或繁殖速度受限，造成顯效速度慢甚至看不到效果，工程菌的活性無法保證；

4.培養(yǎng)影響，傳統(tǒng)的菌種培養(yǎng)方式易受環(huán)境因素影響，而且目前工程應用中主要以單次培養(yǎng)，單次投放的形式實施，這種方法不連續(xù)性，成本較高，投放不便，效果有限；

傳統(tǒng)投加微生物裝置的最大缺陷是不能同時實現(xiàn)菌劑原位連續(xù)培養(yǎng)、馴化和投加，導致微生物使用條件不充分，不能根據(jù)污水的不同特征發(fā)揮微生物的實際效果，從而影響微生物功能。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術方案中的不足，本發(fā)明提供了一種原位現(xiàn)場培養(yǎng)、污水處理效果好、成本低的微生物菌種培育裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種微生物菌種培育裝置，所述微生物菌種培育裝置包括：

擴繁器，所述擴繁器包括容器、布水管和布氣管；所述容器內(nèi)具有營養(yǎng)顆粒和微生物，布水管和布氣管設置在所述容器內(nèi)的底部；

進水管和出水管，所述進水管連接所述布水管，所述出水管的一端連通所述容器；

增氧器，所述增氧器的輸出口連通所述布氣管；

水環(huán)境參數(shù)檢測儀，所述水環(huán)境參數(shù)檢測儀設置在所述容器內(nèi)；

菌落活性檢測儀，所述菌落活性檢測儀設置在所述容器內(nèi)；

浮體，所述浮體和擴繁器連接在一起，并浮在外界污水上。

本發(fā)明的目的還在于提供了一種微生物菌種培育方法，該發(fā)明目的通過以下技術方案得以實現(xiàn)：

一種微生物菌種培育方法，所述微生物菌種培育方法包括以下步驟：

營養(yǎng)顆粒投加階段：

潔凈水通入所述容器內(nèi)，向所述容器內(nèi)投加營養(yǎng)顆粒，所述營養(yǎng)顆粒成分為氮源、碳源、磷源及菌種的組合體；

菌種培養(yǎng)階段：

根據(jù)水環(huán)境參數(shù)檢測儀的輸出而控制容器內(nèi)的水環(huán)境參數(shù)，使得ph值在7.2-7.8，溶解氧在3.0～4.0mg/l，水溫在20～25度，通過增氧氣和布氣管間斷曝氣12～24小時；

菌種馴化階段：

通過菌種活性檢測儀獲得菌種成分及活性，根據(jù)菌種活性向所述容器內(nèi)通入外界污水，進行外界水馴化，并按照菌種培養(yǎng)階段的要求控制容器內(nèi)的水環(huán)境參數(shù)；

增大外界污水進水量并馴化，直至達到設計的連續(xù)進水量。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

1.擴繁器和浮體為組裝式結構，且構造整體簡單，安裝操作方便，局部損壞，可單獨拆裝維護，使用壽命長，維護成本低；

2.本發(fā)明中增加增氧器、控溫單元等，即原始培養(yǎng)基投放，營養(yǎng)元素投加，氧氣控制，提供適宜條件及生殖繁殖所必須的條件，其中營養(yǎng)器中包含營養(yǎng)基為自動加入和高效微生物自動擴繁，同時實時監(jiān)控微生物菌種活性，菌液為自動投放，確保微生物菌種的擴繁和投放；

3.浮體和擴繁器均為高強度的工程材質，可緩沖對水力和污染負荷的沖擊，減低季節(jié)變化對系統(tǒng)的影響；

4.本發(fā)明裝置所選材料密度小，能漂浮，對基礎的要求也相對較低；

5.本發(fā)明配備水環(huán)境參數(shù)檢測儀、菌落活性檢測儀，形成整體聯(lián)動系統(tǒng)，自動投加營養(yǎng)物質，自動調整微生物投加量，降低運營成本和人工成本；

6.本發(fā)明裝置構造簡單，適用范圍廣，不受水域地形影響，可靈活移動，適用于不同區(qū)域水體中微生物菌種投加需要，并能保持微生物菌種最大的生物活性；

7.本發(fā)明裝置易于維護管理，利于生態(tài)恢復，在農(nóng)村生活污水、城市生活污水或低污染河流、湖泊處理或治理中有較好推廣和應用前景。

附圖說明

參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術方案，而并非意在對本發(fā)明的保護范圍構成限制。圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的微生物菌種培育裝置的結構簡圖。

具體實施方式

圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導本發(fā)明技術方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領域技術人員應該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可選實施方式，而僅由權利要求和它們的等同物限定。

實施例1：

圖1示意性地給出了本發(fā)明實施例的微生物菌種培育裝置的結構簡圖，如圖1所示，所述微生物菌種培育裝置包括：

擴繁器1，所述擴繁器包括容器、布水管10、布氣管和浮球8；所述容器內(nèi)具有營養(yǎng)顆粒和微生物，布水管和布氣管設置在所述容器內(nèi)的底部；所述布水管和布氣管為氣水聯(lián)用的微孔曝氣方式；

控溫單元，所述控溫單元給擴繁器內(nèi)微生物培養(yǎng)與馴化提供控溫功能，如用于加熱所述布水管；

進水管9和出水管12，所述進水管9連接所述布水管10，所述出水管12的一端連通所述容器，另一端具有至少二個出水口11，所述出水口11設置在擴繁器的頂部；如4個出水口，作為4個菌液投加口，均勻分布在擴繁器頂端四周，菌液投加口一端通過四通連接在出水管上，另一端將菌液噴射到水體中；

營養(yǎng)器2，營養(yǎng)器中儲存有營養(yǎng)顆粒，營養(yǎng)顆粒上附著特定的細菌，給擴繁器箱體內(nèi)自動投加營養(yǎng)顆粒；

增氧器3，所述增氧器3給容器內(nèi)微生物培養(yǎng)與馴化提供氧氣，通過布水布氣管10微孔爆氣的方式實現(xiàn)均勻布氣；

水環(huán)境參數(shù)檢測儀13，所述水環(huán)境參數(shù)檢測儀設置在所述容器內(nèi)，監(jiān)測擴繁器內(nèi)氨氮、總磷、cod、ph、水溫、溶解氧等主要水環(huán)境參數(shù)，用于判斷微生物培養(yǎng)與馴化環(huán)境的適宜程度，作為調控相應參數(shù)的依據(jù)；

菌落活性檢測儀14，所述菌落活性檢測儀設置在所述容器內(nèi)，是判斷擴繁器內(nèi)微生物菌種的活性狀況，主要監(jiān)測擴繁器內(nèi)微生物的有效活菌數(shù)及雜菌數(shù)；

浮體4，所述浮體的中心位置設有容置槽，便于擴繁器安裝和拆卸；浮體具有足夠浮力支撐所有設備，浮在外界水面上或懸浮在水中；4個固定調節(jié)器4-1、4-2、4-3、4-4均勻分布在浮體四周，具有自動松緊功能，可根據(jù)外界水體的水位自動調節(jié)固定繩索長度，保持浮體在水中的穩(wěn)定性；

過濾器5，所述過濾器5設置在進水管9上，將進水中其他微生物濾除，消除對擴繁器內(nèi)微生物培養(yǎng)及馴化的影響；

進水泵6，如變頻潛水泵，進水泵根據(jù)擴繁器內(nèi)微生物的生長繁殖狀態(tài)，自動調控進水量；

投菌泵7，所述投菌泵7設置在出水管12上；通過投菌泵和出水管，均勻向外水體投加高效馴化后的菌液；所述浮球8與投菌泵7連接，聯(lián)動控制投菌量；

plc控制系統(tǒng)，控制點為擴繁器1內(nèi)的水環(huán)境參數(shù)檢測儀13與菌落參數(shù)檢測儀14，浮球8與投菌泵7聯(lián)動控制點，以及營養(yǎng)器2、增氧器3、進水泵6共計6個控制點。營養(yǎng)顆粒投加階段主要控制營養(yǎng)器，菌種培養(yǎng)階段主要控制水環(huán)境參數(shù)檢測儀13、菌落參數(shù)檢測儀14、營養(yǎng)器2、增氧器3，菌種馴化階段主要控制水環(huán)境參數(shù)檢測儀13、菌落參數(shù)檢測儀14、營養(yǎng)器2、增氧器3、投菌泵7、以及浮球8與投菌泵7聯(lián)動控制點，穩(wěn)定之后的菌液投加階段主要控制潛水泵6與投菌泵7。整個過程所有的設備裝置為聯(lián)動工作狀態(tài)，無需人為干擾，技術人員只需根據(jù)傳感器反饋的相關數(shù)據(jù)進行局部微調，大大降低了人工成本，提高效率，當水環(huán)境參數(shù)與菌落活性等出現(xiàn)異常時，可通過plc控制系統(tǒng)中報警器及時反饋，發(fā)出警報通知技術人員及時解決異常。

本發(fā)明實施例的微生物菌種培育方法，也即上述微生物菌種培育裝置的工作過程，所述微生物菌種培育方法包括以下步驟：

營養(yǎng)器投加階段：

先將擴繁器70％容積充滿自來水，然后通過plc控制系統(tǒng)自動定量投加營養(yǎng)顆粒，所述營養(yǎng)顆粒成分為氮源、碳源、磷源及相應菌種的組合體；

菌種培養(yǎng)階段：

營養(yǎng)器投加階段結束后，菌種進入培養(yǎng)階段，此時需要通過水環(huán)境檢測儀進行溶解氧、ph、水溫等指標的控制，其中ph值控制在7.5左右，溶解氧控制在3.0～4.0mg/l，水溫控制在20～25度為宜，然后間斷曝氣12～24小時；

菌種馴化階段：

菌種培養(yǎng)階段結束后，通過菌種活性檢測儀觀察菌種成分及活性，當活性達到最佳時候，啟動進水潛水泵，連續(xù)通入少量河水，控制好相應水環(huán)境參數(shù)，開始進行河道原水馴化，通過菌落活性檢測儀時刻觀察菌種活性，并進行水量及水環(huán)境參數(shù)調控；

當菌種活性達到最佳的時候，增大河道進水量，按照上述相應的操作步驟，并觀察投菌口連續(xù)泵出的菌液物化特征及菌液上清液的水質檢測，以判斷馴化狀態(tài)的優(yōu)劣；

當菌液活性達到最佳的時候，開始繼續(xù)增大污水進水量，按照相應的步驟進行操作，直至達到設計的連續(xù)進水量，馴化至菌落活性達到最佳，代表菌種馴化階段成功完成，實現(xiàn)有效菌種的迅速擴繁增殖；

菌種投放階段：

當菌種完全馴化完成后，投菌泵的通過投菌口想周邊水體均勻噴射菌液，且投菌泵和進水泵流量均達到設計流量，達到動態(tài)平衡，最終實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)、馴化、投加的高效狀態(tài)。當整個系統(tǒng)處于故障狀態(tài)時，通過浮球控制，當擴繁器內(nèi)菌液量為一半容積時，停止投菌泵投菌工作，并停止進水泵進水，該操作便于系統(tǒng)恢復正常后，能迅速啟動完成菌種的培養(yǎng)與馴化。

綜上，菌種的培養(yǎng)與馴化擴繁階段主要取決于系統(tǒng)對增氧、控溫、水量及營養(yǎng)供給等各關鍵點的判斷與控制，提供微生物最佳的繁殖條件，實現(xiàn)微生物連續(xù)快速培養(yǎng)馴化擴繁及菌液的連續(xù)均勻自動投加。

實施例2：

根據(jù)本發(fā)明實施例1的微生物菌種培育裝置及方法的應用例。

將該發(fā)明裝置型號a應用到濱江河道綜合治理項目某河道中，擴繁器直徑為0.8m，高為0.6m，容積為300l，浮體直徑為2m，高為0.6m，水力停留時間為5h，后期連續(xù)進水流量為60l/h，投加營養(yǎng)顆粒的密度為1.2g/ml，填充按照有效容積初期投加營養(yǎng)顆粒190kg，曝氣控制為間斷曝氣，空氣量90ml/min，進水為河道劣v類河水，水流自下而上，通過前期一周的培養(yǎng)，原水一周馴化之后，微生物菌體迅速擴繁，兩周之后連續(xù)投加高效馴化后的菌液，投加量為60l/h。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，裝置周邊水域菌液投加前水體水質為：codcr60mg/l，氨氮4.5mg/l，總磷0.51mg/l，投菌一周之后，周邊覆蓋800m河道水體水質監(jiān)測數(shù)據(jù)為：codcr38mg/l，氨氮1.7mg/l，總磷0.32mg/l，codcr去除率為36.7％，氨氮去除率為62.2％，總磷去除率為37.3％，總體水體水質達到v類標準。

實施例3：

根據(jù)本發(fā)明實施例1的微生物菌種培育裝置及方法的應用例。

將該發(fā)明裝置型號b應用到濱江河道綜合治理項目某河道中，擴繁器直徑為0.5m，高為0.5m，容積為100l，浮體直徑為1.5m，高為0.3m，水力停留時間為2h，后期連續(xù)進水流量為40l/h，投加營養(yǎng)顆粒的密度為1.2g/ml，填充按照有效容積初期投加營養(yǎng)顆粒，曝氣控制為間斷曝氣，空氣量60ml/min，進水為河道劣v類河水，水流自下而上，通過前期一周的培養(yǎng)，原水一周馴化之后，微生物菌體迅速擴繁，兩周之后連續(xù)投加高效馴化后的菌液，投加量為40l/h。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，裝置周邊水域菌液投加前水體水質為：codcr55mg/l，氨氮9.6mg/l，總磷0.6mg/l，投菌一周之后，周邊覆蓋1000m河道水體水質監(jiān)測數(shù)據(jù)為：codcr32mg/l，氨氮1.6mg/l，總磷0.35mg/l，codcr去除率為41.8％，氨氮去除率為83.3％，總磷去除率為41.7％，總體水體水質達到v類標準。