本發(fā)明涉及微生物接種技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人口的急劇增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，造成了水資源供需矛盾的日益加劇。水環(huán)境問題已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會問題之一。水資源危機會直接影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡，破壞生物多樣性，從而將會對人類的生存產(chǎn)生極大的威脅。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，水源和飲用水中能測得的微量污染物質(zhì)的種類也不斷增加。針對源水中出現(xiàn)的新污染問題，人們開始著手對水質(zhì)凈化的新技術(shù)進行了研究。

針對污染水體的處理手段主要有物理，化學(xué)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(yīng)用受到一定限制?；瘜W(xué)法主要為投加一定量的化學(xué)藥劑對水體中的污染物進行氧化去除，該方法主要的優(yōu)點是見效快，針對性強，但由于化學(xué)法會產(chǎn)生一些對人體有害的副產(chǎn)物，其在水處理上的應(yīng)用也受到了一定的限制。生物法是現(xiàn)代水廠中應(yīng)用最廣，最經(jīng)濟，最穩(wěn)定的水處理方法。

微污染水體由于其水質(zhì)較污水而言，污染物的總量低，碳氮含量少，細(xì)菌生長代謝所需底物濃度低，其低營養(yǎng)濃度特點會導(dǎo)致生物量偏低，傳統(tǒng)生物法無法很好的對微污染水體進行去除。并且，傳統(tǒng)的接種掛膜法在處理實際水體中，會受到本土細(xì)菌的沖擊，由于本土細(xì)菌對水體的適應(yīng)性更強，往往導(dǎo)致接種后的生物濾池的效能隨著時間逐漸減弱。采用傳統(tǒng)生物濾池對微污染水體(原水氨氮濃度為5mg/l以下)進行處理，兩個月內(nèi)處理的水體內(nèi)氨氮濃度多處于1mg/l以上，并且波動幅度大。因此，研究一種能夠針對微污染水體的，接種后生物濾池效能更長久的高效接種方法是十分具有實際應(yīng)用價值的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決微污染水體中營養(yǎng)物質(zhì)不足，接種細(xì)菌易受到本土細(xì)菌影響的技術(shù)問題，而提供一種微生物接種裝置及利用該裝置處理微污染水體的方法。

一種微生物接種裝置，包括臭氧曝氣塔、工業(yè)臭氧發(fā)生器、多孔陶瓷催化單元、紫外催化單元、接種菌罐、培養(yǎng)液罐，接種生物濾柱、氣瓶和生物濾池；

臭氧曝氣塔上端設(shè)置入口，臭氧曝氣塔內(nèi)底部設(shè)置曝氣盤，工業(yè)臭氧發(fā)生器與臭氧曝氣塔內(nèi)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(shè)置開關(guān)a；

生物濾池通入水泵ⅰ與開關(guān)a之間的管道；

接種菌罐入口設(shè)置開關(guān)b，通入開關(guān)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(shè)置水泵ⅲ和開關(guān)d；

接種生物濾柱底端第二入口與培養(yǎng)液罐連通，接種生物濾柱與培養(yǎng)液罐之間設(shè)置水泵ⅳ和開關(guān)c；

接種生物濾柱底端第三入口連通尾管，尾管設(shè)置開關(guān)f；

氣瓶出口設(shè)置開關(guān)e，通入接種生物濾柱與開關(guān)f之間的尾管。

利用所述的一種微生物接種裝置處理微污染水體的方法，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(yè)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧通入臭氧曝氣塔內(nèi)底部曝氣盤，控制曝氣量達(dá)到原水中臭氧濃度為1.5～2mg/l；然后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；然后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(guān)閉開關(guān)a、c、e和f，打開開關(guān)b和d，將接種菌罐內(nèi)接種菌液接入接種生物濾柱中進行菌株掛膜，掛膜厚度達(dá)到1～2mm，關(guān)閉開關(guān)b和d，打開開關(guān)a和c，運行培養(yǎng)液罐，將培養(yǎng)液通入接種生物濾柱中，保證生物濾柱中菌株持續(xù)生長，并通入生物濾池中，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(yīng)，其中，初始接種水量與原水量的體積比為0.1％，系統(tǒng)穩(wěn)定后持續(xù)接種水量與原水量的體積比為0.01％，完成處理微污染水體的方法。

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(nèi)多孔陶瓷磚的設(shè)計體積需使得原水在該單元的水力停留時間達(dá)到30s以上，以對原水中的臭氧進行初步的催化。經(jīng)陶瓷催化后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(jié)構(gòu)，燈管數(shù)量和波長強度需根據(jù)實際水力條件設(shè)計，需達(dá)到充分催化剩余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(shè)有排污口，對這兩個單元需定期進行反沖洗和排污。

臭氧紫外催化系統(tǒng)管路和接頭需要使用不銹鋼材，防止臭氧對橡膠制品的氧化作用。接種菌罐和培養(yǎng)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(xì)菌群落結(jié)構(gòu)以及接種菌的菌種豐度需要定期檢測，以調(diào)節(jié)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(jù)生物濾池的處理效果接種單元可采用連續(xù)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沖洗，并打開開關(guān)f進行排泥。接種菌罐、培養(yǎng)液罐和接種生物濾柱裝置需定期進行消毒處理。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明技術(shù)方案在水體混凝沉淀后，進入生物濾池前應(yīng)用該方法及裝置。通過臭氧紫外預(yù)處理，殺滅水體中的本土細(xì)菌，并提高待處理水體的可生化性，使得接種后的生物濾池中所接種細(xì)菌成為優(yōu)勢菌種，并加快接種細(xì)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(yīng)效率。本發(fā)明技術(shù)方案，巧妙地解決了微污染水體中營養(yǎng)物質(zhì)不足，接種細(xì)菌易受到本土細(xì)菌影響的問題。采用本發(fā)明裝置對微污染水體(原水氨氮濃度為5mg/l以下)進行處理，兩個月內(nèi)水體內(nèi)氨氮濃度始終處于1mg/l以下，并逐漸降低，而采用傳統(tǒng)生物濾池處理的水體內(nèi)氨氮濃度多處于1mg/l以上，并且波動幅度大。

本發(fā)明用于處理微污染水體。

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(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為采用臭氧、紫外以及臭氧紫外耦合的方式對原水滅菌后細(xì)菌數(shù)量的變化分析圖；

圖3為采用實施例一所述的微生物接種裝置與傳統(tǒng)生物池處理微污染水體得到的數(shù)據(jù)分析圖，其中“●”代表傳統(tǒng)生物濾池，“■”代表本實施例裝置。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于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(yè)臭氧發(fā)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(yǎng)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(shè)置入口，臭氧曝氣塔1內(nèi)底部設(shè)置曝氣盤，工業(yè)臭氧發(fā)生器2與臭氧曝氣塔1內(nèi)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(shè)置開關(guān)a；

生物濾池9通入水泵ⅰ與開關(guān)a之間的管道；

接種菌罐5入口設(shè)置開關(guān)b，通入開關(guān)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(shè)置水泵ⅲ和開關(guān)d；

接種生物濾柱7底端第二入口與培養(yǎng)液罐6連通，接種生物濾柱7與培養(yǎng)液罐6之間設(shè)置水泵ⅳ和開關(guān)c；

接種生物濾柱7底端第三入口連通尾管10，尾管10設(shè)置開關(guān)f；

氣瓶8出口設(shè)置開關(guān)e，通入接種生物濾柱7與開關(guān)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(shè)置排污口。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(shè)置排污口。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(nèi)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(nèi)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污染水體的方法，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(yè)臭氧發(fā)生器2產(chǎn)生臭氧通入臭氧曝氣塔1內(nèi)底部曝氣盤，控制曝氣量達(dá)到原水中臭氧濃度為1.5～2mg/l；然后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；然后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(guān)閉開關(guān)a、c、e和f，打開開關(guān)b和d，將接種菌罐5內(nèi)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(dá)到1～2mm，關(guān)閉開關(guān)b和d，打開開關(guān)a和c，運行培養(yǎng)液罐6，將培養(yǎng)液通入接種生物濾柱7中，保證生物濾柱7中菌株持續(xù)生長，并通入生物濾池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(yīng)，其中，初始接種水量與原水量的體積比為0.1％，系統(tǒng)穩(wěn)定后持續(xù)接種水量與原水量的體積比為0.01％，完成處理微污染水體的方法。

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(nèi)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(yǎng)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。

采用以下實施例驗證本發(fā)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(yè)臭氧發(fā)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(yǎng)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(shè)置入口，臭氧曝氣塔1內(nèi)底部設(shè)置曝氣盤，工業(yè)臭氧發(fā)生器2與臭氧曝氣塔1內(nèi)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(shè)置開關(guān)a；

生物濾池9通入水泵ⅰ與開關(guān)a之間的管道；

接種菌罐5入口設(shè)置開關(guān)b，通入開關(guān)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(shè)置水泵ⅲ和開關(guān)d；

接種生物濾柱7底端第二入口與培養(yǎng)液罐6連通，接種生物濾柱7與培養(yǎng)液罐6之間設(shè)置水泵ⅳ和開關(guān)c；

接種生物濾柱7底端第三入口連通尾管10，尾管10設(shè)置開關(guān)f；

氣瓶8出口設(shè)置開關(guān)e，通入接種生物濾柱7與開關(guān)f之間的尾管10。

利用所述的一種微生物接種裝置處理微污染水體的方法，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(yè)臭氧發(fā)生器2產(chǎn)生臭氧通入臭氧曝氣塔1內(nèi)底部曝氣盤，控制曝氣量達(dá)到原水中臭氧濃度為1.5mg/l；然后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；然后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(guān)閉開關(guān)a、c、e和f，打開開關(guān)b和d，將接種菌罐5內(nèi)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(dá)到1～2mm，關(guān)閉開關(guān)b和d，打開開關(guān)a和c，運行培養(yǎng)液罐6，將培養(yǎng)液通入接種生物濾柱7中，保證生物濾柱7中菌株持續(xù)生長，并通入生物濾池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(yīng)，其中，初始接種水量與原水量的體積比為0.1％，系統(tǒng)穩(wěn)定后持續(xù)接種水量與原水量的體積比為0.01％，完成處理微污染水體的方法。

圖2是采用臭氧、紫外以及臭氧紫外耦合的方式對原水滅菌后細(xì)菌數(shù)量的變化分析圖，實驗采用atp試劑染色測試方法對水體中活菌數(shù)進行測量。以原水中細(xì)菌數(shù)量為100％，按存活比例來對滅菌性能做測試對比。

實驗數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過臭氧，紫外，及臭氧紫外耦合的方式處理后的原水，活菌數(shù)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(shù)量下降了98％以上，對后續(xù)新菌種的接入創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境條件。

圖3是采用本實施例所述的微生物接種裝置與傳統(tǒng)生物池處理微污染水體得到的數(shù)據(jù)分析圖，其中“●”代表傳統(tǒng)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，屬于微污染水體。實驗結(jié)果顯示，采用本實施例所述的微生物接種裝置處理微污染水體，氨氮處理效率更高，性能更加穩(wěn)定，而傳統(tǒng)生物濾池由于營養(yǎng)物質(zhì)太少，導(dǎo)致濾池性能較差，而且波動較大。該數(shù)據(jù)同時說明本微生物接種裝抗沖擊性能較傳統(tǒng)生物濾池更為優(yōu)越。

本發(fā)明技術(shù)方案在水體混凝沉淀后，進入生物濾池前應(yīng)用該方法及裝置。通過臭氧紫外預(yù)處理，殺滅水體中的本土細(xì)菌，并提高待處理水體的可生化性，使得接種后的生物濾池中所接種細(xì)菌成為優(yōu)勢菌種，并加快接種細(xì)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(yīng)效率。本發(fā)明技術(shù)方案，巧妙地解決了微污染水體中營養(yǎng)物質(zhì)不足，接種細(xì)菌易受到本土細(xì)菌影響的問題。