一種微生物接種裝置及利用該裝置處理微汙染水體的方法與流程
2023-09-18 20:36:05 2

本發明涉及微生物接種技術領域。
背景技術:
隨著人口的急劇增加,工農業生產的不斷發展,造成了水資源供需矛盾的日益加劇。水環境問題已經成為嚴重的社會問題之一。水資源危機會直接影響生態系統的平衡,破壞生物多樣性,從而將會對人類的生存產生極大的威脅。隨著生產技術的不斷發展,水源和飲用水中能測得的微量汙染物質的種類也不斷增加。針對源水中出現的新汙染問題,人們開始著手對水質淨化的新技術進行了研究。
針對汙染水體的處理手段主要有物理,化學和生物法。物理法主要包括吹脫和吸附法,對大部分腐殖酸,有機化合物都具有一定的去除作用,但是因其再生或洗脫困難,費用較高而使其應用受到一定限制。化學法主要為投加一定量的化學藥劑對水體中的汙染物進行氧化去除,該方法主要的優點是見效快,針對性強,但由於化學法會產生一些對人體有害的副產物,其在水處理上的應用也受到了一定的限制。生物法是現代水廠中應用最廣,最經濟,最穩定的水處理方法。
微汙染水體由於其水質較汙水而言,汙染物的總量低,碳氮含量少,細菌生長代謝所需底物濃度低,其低營養濃度特點會導致生物量偏低,傳統生物法無法很好的對微汙染水體進行去除。並且,傳統的接種掛膜法在處理實際水體中,會受到本土細菌的衝擊,由於本土細菌對水體的適應性更強,往往導致接種後的生物濾池的效能隨著時間逐漸減弱。採用傳統生物濾池對微汙染水體(原水氨氮濃度為5mg/l以下)進行處理,兩個月內處理的水體內氨氮濃度多處於1mg/l以上,並且波動幅度大。因此,研究一種能夠針對微汙染水體的,接種後生物濾池效能更長久的高效接種方法是十分具有實際應用價值的。
技術實現要素:
本發明要解決微汙染水體中營養物質不足,接種細菌易受到本土細菌影響的技術問題,而提供一種微生物接種裝置及利用該裝置處理微汙染水體的方法。
一種微生物接種裝置,包括臭氧曝氣塔、工業臭氧發生器、多孔陶瓷催化單元、紫外催化單元、接種菌罐、培養液罐,接種生物濾柱、氣瓶和生物濾池;
臭氧曝氣塔上端設置入口,臭氧曝氣塔內底部設置曝氣盤,工業臭氧發生器與臭氧曝氣塔內曝氣盤連通,臭氧曝氣塔底部出口與多孔陶瓷催化單元入口連通,多孔陶瓷催化單元出口與紫外催化單元入口連通,紫外催化單元出口連通水泵ⅰ入口;
接種生物濾柱上端出口連通水泵ⅱ入口,水泵ⅰ與水泵ⅱ之間設置開關a;
生物濾池通入水泵ⅰ與開關a之間的管道;
接種菌罐入口設置開關b,通入開關a與水泵ⅱ之間的管道;
接種生物濾柱底端第一入口與接種菌罐出口連通,接種菌罐出口設置水泵ⅲ和開關d;
接種生物濾柱底端第二入口與培養液罐連通,接種生物濾柱與培養液罐之間設置水泵ⅳ和開關c;
接種生物濾柱底端第三入口連通尾管,尾管設置開關f;
氣瓶出口設置開關e,通入接種生物濾柱與開關f之間的尾管。
利用所述的一種微生物接種裝置處理微汙染水體的方法,具體按照以下步驟進行:
一、將原水通入臭氧曝氣塔,同時工業臭氧發生器產生臭氧通入臭氧曝氣塔內底部曝氣盤,控制曝氣量達到原水中臭氧濃度為1.5~2mg/l;然後將原水通入多孔陶瓷催化單元,進行初步臭氧催化和滅菌處理;然後將原水通入紫外催化單元,進一步對臭氧進行催化以及對原水進行滅菌處理;
二、關閉開關a、c、e和f,打開開關b和d,將接種菌罐內接種菌液接入接種生物濾柱中進行菌株掛膜,掛膜厚度達到1~2mm,關閉開關b和d,打開開關a和c,運行培養液罐,將培養液通入接種生物濾柱中,保證生物濾柱中菌株持續生長,並通入生物濾池中,同時將步驟一處理的原水通入生物濾池中接種,進行生物降解反應,其中,初始接種水量與原水量的體積比為0.1%,系統穩定後持續接種水量與原水量的體積比為0.01%,完成處理微汙染水體的方法。
其中接種水量為水泵ⅱ的進水量,原水量為水泵ⅰ的進水量。
多孔陶瓷催化單元內多孔陶瓷磚的設計體積需使得原水在該單元的水力停留時間達到30s以上,以對原水中的臭氧進行初步的催化。經陶瓷催化後的原水進入紫外催化單元,紫外燈管外壁為石英玻璃,防水結構,燈管數量和波長強度需根據實際水力條件設計,需達到充分催化剩餘臭氧和殺菌的實際效果。多孔陶瓷催化單元和紫外催化單元下端均設有排汙口,對這兩個單元需定期進行反衝洗和排汙。
臭氧紫外催化系統管路和接頭需要使用不鏽鋼材,防止臭氧對橡膠製品的氧化作用。接種菌罐和培養液罐需定期滅菌處理,接種生物濾柱中所使用的活性炭顆粒和卵石支撐層使用前均需滅菌處理。生物濾池和接種生物濾柱中的細菌群落結構以及接種菌的菌種豐度需要定期檢測,以調節接種液濃度和臭氧紫外催化單元的臭氧濃度和紫外強度。根據生物濾池的處理效果接種單元可採用連續性接種和周期性接種。
接種生物濾柱需定期利用氣瓶進行氣液反衝洗,並打開開關f進行排泥。接種菌罐、培養液罐和接種生物濾柱裝置需定期進行消毒處理。
本發明的有益效果是:本發明技術方案在水體混凝沉澱後,進入生物濾池前應用該方法及裝置。通過臭氧紫外預處理,殺滅水體中的本土細菌,並提高待處理水體的可生化性,使得接種後的生物濾池中所接種細菌成為優勢菌種,並加快接種細菌的生長和代謝作用,增大生物濾池的生物量,提高生物濾池的生物反應效率。本發明技術方案,巧妙地解決了微汙染水體中營養物質不足,接種細菌易受到本土細菌影響的問題。採用本發明裝置對微汙染水體(原水氨氮濃度為5mg/l以下)進行處理,兩個月內水體內氨氮濃度始終處於1mg/l以下,並逐漸降低,而採用傳統生物濾池處理的水體內氨氮濃度多處於1mg/l以上,並且波動幅度大。
本發明用於處理微汙染水體。
附圖說明
圖1為具體實施方式一所述一種微生物接種裝置結構示意圖;
圖2為採用臭氧、紫外以及臭氧紫外耦合的方式對原水滅菌後細菌數量的變化分析圖;
圖3為採用實施例一所述的微生物接種裝置與傳統生物池處理微汙染水體得到的數據分析圖,其中「●」代表傳統生物濾池,「■」代表本實施例裝置。
具體實施方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉的具體實施方式,還包括各具體實施方式之間的任意組合。
具體實施方式一:本實施方式一種微生物接種裝置,包括臭氧曝氣塔1、工業臭氧發生器2、多孔陶瓷催化單元3、紫外催化單元4、接種菌罐5、培養液罐6,接種生物濾柱7、氣瓶8和生物濾池9;
臭氧曝氣塔1上端設置入口,臭氧曝氣塔1內底部設置曝氣盤,工業臭氧發生器2與臭氧曝氣塔1內曝氣盤連通,臭氧曝氣塔1底部出口與多孔陶瓷催化單元3入口連通,多孔陶瓷催化單元3出口與紫外催化單元4入口連通,紫外催化單元4出口連通水泵ⅰ入口;
接種生物濾柱7上端出口連通水泵ⅱ入口,水泵ⅰ與水泵ⅱ之間設置開關a;
生物濾池9通入水泵ⅰ與開關a之間的管道;
接種菌罐5入口設置開關b,通入開關a與水泵ⅱ之間的管道;
接種生物濾柱7底端第一入口與接種菌罐5出口連通,接種菌罐5出口設置水泵ⅲ和開關d;
接種生物濾柱7底端第二入口與培養液罐6連通,接種生物濾柱7與培養液罐6之間設置水泵ⅳ和開關c;
接種生物濾柱7底端第三入口連通尾管10,尾管10設置開關f;
氣瓶8出口設置開關e,通入接種生物濾柱7與開關f之間的尾管10。
具體實施方式二:本實施方式與具體實施方式一不同的是:多孔陶瓷催化單元3底部設置排汙口。其它與具體實施方式一相同。
具體實施方式三:本實施方式與具體實施方式一或二不同的是:紫外催化單元4底部設置排汙口。其它與具體實施方式一或二相同。
具體實施方式四:本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是:紫外催化單元4內部為紫外燈管,紫外燈管外壁為石英玻璃。其它與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式五:本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是:多孔陶瓷催化單元3內部為多孔陶瓷磚。其它與具體實施方式一至四之一相同。
具體實施方式六:本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是:接種生物濾柱7上部為活性炭顆粒,下部為卵石支撐層。其它與具體實施方式一至五之一相同。
具體實施方式七:利用具體實施方式一所述的一種微生物接種裝置處理微汙染水體的方法,具體按照以下步驟進行:
一、將原水通入臭氧曝氣塔1,同時工業臭氧發生器2產生臭氧通入臭氧曝氣塔1內底部曝氣盤,控制曝氣量達到原水中臭氧濃度為1.5~2mg/l;然後將原水通入多孔陶瓷催化單元3,進行初步臭氧催化和滅菌處理;然後將原水通入紫外催化單元4,進一步對臭氧進行催化以及對原水進行滅菌處理;
二、關閉開關a、c、e和f,打開開關b和d,將接種菌罐5內接種菌液接入接種生物濾柱7中進行菌株掛膜,掛膜厚度達到1~2mm,關閉開關b和d,打開開關a和c,運行培養液罐6,將培養液通入接種生物濾柱7中,保證生物濾柱7中菌株持續生長,並通入生物濾池9中,同時將步驟一處理的原水通入生物濾池9中接種,進行生物降解反應,其中,初始接種水量與原水量的體積比為0.1%,系統穩定後持續接種水量與原水量的體積比為0.01%,完成處理微汙染水體的方法。
具體實施方式八:本實施方式與具體實施方式七不同的是:步驟一中控制原水在多孔陶瓷催化單元3內的時間為≥30s。其它與具體實施方式七相同。
具體實施方式九:本實施方式與具體實施方式七或八不同的是:步驟一中控制紫外催化單元4紫外燈波長為250~270nm。其它與具體實施方式七或八相同。
具體實施方式十:本實施方式與具體實施方式七至九之一不同的是:步驟二中接種菌罐5、培養液罐6和接種生物濾柱7使用前進行滅菌處理。其它與具體實施方式七至九之一相同。
採用以下實施例驗證本發明的有益效果:
實施例一:
本實施例一種微生物接種裝置,包括臭氧曝氣塔1、工業臭氧發生器2、多孔陶瓷催化單元3、紫外催化單元4、接種菌罐5、培養液罐6,接種生物濾柱7、氣瓶8和生物濾池9;
臭氧曝氣塔1上端設置入口,臭氧曝氣塔1內底部設置曝氣盤,工業臭氧發生器2與臭氧曝氣塔1內曝氣盤連通,臭氧曝氣塔1底部出口與多孔陶瓷催化單元3入口連通,多孔陶瓷催化單元3出口與紫外催化單元4入口連通,紫外催化單元4出口連通水泵ⅰ入口;
接種生物濾柱7上端出口連通水泵ⅱ入口,水泵ⅰ與水泵ⅱ之間設置開關a;
生物濾池9通入水泵ⅰ與開關a之間的管道;
接種菌罐5入口設置開關b,通入開關a與水泵ⅱ之間的管道;
接種生物濾柱7底端第一入口與接種菌罐5出口連通,接種菌罐5出口設置水泵ⅲ和開關d;
接種生物濾柱7底端第二入口與培養液罐6連通,接種生物濾柱7與培養液罐6之間設置水泵ⅳ和開關c;
接種生物濾柱7底端第三入口連通尾管10,尾管10設置開關f;
氣瓶8出口設置開關e,通入接種生物濾柱7與開關f之間的尾管10。
利用所述的一種微生物接種裝置處理微汙染水體的方法,具體按照以下步驟進行:
一、將原水通入臭氧曝氣塔1,同時工業臭氧發生器2產生臭氧通入臭氧曝氣塔1內底部曝氣盤,控制曝氣量達到原水中臭氧濃度為1.5mg/l;然後將原水通入多孔陶瓷催化單元3,進行初步臭氧催化和滅菌處理;然後將原水通入紫外催化單元4,進一步對臭氧進行催化以及對原水進行滅菌處理;
二、關閉開關a、c、e和f,打開開關b和d,將接種菌罐5內接種菌液接入接種生物濾柱7中進行菌株掛膜,掛膜厚度達到1~2mm,關閉開關b和d,打開開關a和c,運行培養液罐6,將培養液通入接種生物濾柱7中,保證生物濾柱7中菌株持續生長,並通入生物濾池9中,同時將步驟一處理的原水通入生物濾池9中接種,進行生物降解反應,其中,初始接種水量與原水量的體積比為0.1%,系統穩定後持續接種水量與原水量的體積比為0.01%,完成處理微汙染水體的方法。
圖2是採用臭氧、紫外以及臭氧紫外耦合的方式對原水滅菌後細菌數量的變化分析圖,實驗採用atp試劑染色測試方法對水體中活菌數進行測量。以原水中細菌數量為100%,按存活比例來對滅菌性能做測試對比。
實驗數據顯示,經過臭氧,紫外,及臭氧紫外耦合的方式處理後的原水,活菌數量均有了極大的下降,特別是臭氧加紫外耦合的方法,活菌數量下降了98%以上,對後續新菌種的接入創造了良好的生存環境條件。
圖3是採用本實施例所述的微生物接種裝置與傳統生物池處理微汙染水體得到的數據分析圖,其中「●」代表傳統生物濾池,「■」代表本實施例裝置。試驗周期為兩個月,原水氨氮濃度為5mg/l以下,屬於微汙染水體。實驗結果顯示,採用本實施例所述的微生物接種裝置處理微汙染水體,氨氮處理效率更高,性能更加穩定,而傳統生物濾池由於營養物質太少,導致濾池性能較差,而且波動較大。該數據同時說明本微生物接種裝抗衝擊性能較傳統生物濾池更為優越。
本發明技術方案在水體混凝沉澱後,進入生物濾池前應用該方法及裝置。通過臭氧紫外預處理,殺滅水體中的本土細菌,並提高待處理水體的可生化性,使得接種後的生物濾池中所接種細菌成為優勢菌種,並加快接種細菌的生長和代謝作用,增大生物濾池的生物量,提高生物濾池的生物反應效率。本發明技術方案,巧妙地解決了微汙染水體中營養物質不足,接種細菌易受到本土細菌影響的問題。