專利名稱：微生物處理污水的免動力增效裝置和技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物及環保技術領域，提供一種在利用微生物處理被污染水體時不需動力且能自動持續發揮作用的裝置。
隨著工業、水產業的發展和人們生活水平的提高，向大小池塘、溝渠、江河、湖泊等水體中排放的有機質增多，水體受污染，帶來一系列嚴重后果，如飲用水被污染、水生動植物(包括水產養殖物)發病、死亡等。近年來國內外相繼研究、公開了很多污水及受污水體的凈化技術和設備，其中有些技術和設備涉及到利用光合作用微生物如細菌、藻類等，如中國專利《ZL00205520·1一種培養光和細菌處理有機廢水的裝置》提供了一種充滿纖維填料的立式透明圓柱體裝置，工作時污水在流經該裝置時被凈化；中國專利《ZL92113980·2微生物污水凈化器》提供了一種由處理罐體、污泥提出器、進排水管等構成的組合裝置，可安裝到中小型污水處理站；中國專利《CN1269332A工廠有機廢水和江河湖泊有機污染物的生物治理技術》提供了一種在受污染水體中人工繁養菌類、藻類、植物、動物的合適比例，以期形成生態平衡系統的構想；中國專利《CN2114961U池塘用光和細菌底施機》則提供了一種靠手動壓力向水體底部壓注光和細菌菌液的裝置；中國專利《CN1346335A應用光和作用微生物處理廢物流的方法》(優先權，美國專利)提供了一種由光生物反應器、沉降管反應器、水泵等設備組成的裝置，廢物料及微生物混合物流經管內時受到光照，從而受到微生物的同化處理。
已有技術在污水的集中處理及處理設備的改進、水體中生態物種比例的保持、有益微生物物種的篩選、菌種液撒布方法的改進等方面均取得了一定進展，但也存在不足，主要為一、很多技術只適應于水體的集中處理，即必須建設專門的污水處理站、房等設施，受到建設及運行成本的限制。二、很多技術需要一定的動力(如水泵)，或者描述為必須有污水流過裝置時才發揮作用。動力消耗大，受到運行及維修成本的限制，也不適于水量較大的水體。因對水體有攪動，也不適于公園、景觀水體、池塘、魚塘及有觀賞價值的江河湖泊。三、有些涉及撒布工作微生物種液的技術，不能有效地根據污染輕重掌握用種量和撒布最佳時間，且工作微生物受外界條件影響較大，很難維持菌群優勢，持續防污、清污能力很差，有時還因微生物的死亡產生二次污染。四、有些把工作微生物固定于纖維材料、污泥等載體上的技術，實際工作時工作微生物老化嚴重，操作及更新費時、費力、費錢，實用性差。五、缺少對排放的終點水體即水最終流入地(如湖泊、河流)的綜合治理技術，這在國家逐步實行排污權有償轉讓的情況下，問題更為嚴重。
基于以上認識，本發明的目的在于提供一種利用微生物處理污水的增效裝置，該裝置的技術目標及特點為1、不使用動力，即不使用機動、人畜力或其他動力水泵裝置，也可描述為不依賴于污水水體的流動而工作，因而既適于靜水水體，微流水水體也適于高速流動水體，適應范圍廣。2、處于裝置內的工作微生物被不斷增殖并被緩慢釋放到水體中，以保持工作微生物的連續存在。品種的新鮮、優質，保證其清污的連續性。3、充分利用光照作為微生物生長所需，可以同時利用也可以單獨分別利用陽光和電燈光，提高光的利用率。4、工作微生物生長所需的營養物質被緩慢釋放到裝置內種液中，以保證其生長的連續性和種群優勢的維持。
為達到上述目的，本發明采取的技術方案為1.在裝置的上部設置一腔室，用于集中培養、增殖、暫存工作微生物種液，直徑選擇為0.1~3米，高度選擇為0.2~3米，在裝置的下部安裝多個導管，按底面積每平方厘米安裝一個導管，導管一端開口于腔室內，內部與腔室相通，另一端安放到水體的目的部位，即需要處理的污染物濃度較高的部位。2、對于同時利用陽光和電燈光的裝置，則在設置該裝置時使其安放在水面以上或漂浮在水面上(裝置一部分處于水面上，一部分在水面下)處于該裝置上部的腔室的外殼部分或全部由透明材料構成，以增加光照；對于只利用電燈光的裝置，則裝置的腔室可放置到水體中的任意部位，殼體材料則不必一定由透明材料構成。3、為防止在利用陽光時微生物種液溫度過高，相應裝置的殼體入水部分由金屬材料或由薄的塑料制成，以增強散熱性能。在殼內由種液接觸或可能接觸的部分制成反光表面，以減弱光線對下部殼體及種液的加溫作用。在殼體的上半部殼體內壁敷設電熱線以便在需要時加熱上部氣體。5、為增強上部腔室內氣體的受熱及保溫效果，在水面以上暴露于空氣中的殼體無論其透明與否，都盡量采用保溫性能好的材料，并采取有利于保溫的形態，如厚壁、雙層、夾層。6、裝置內腔室包含三部分物質上部被密封的氣體、下部種液及中部緩釋營養物，為防止緩釋營養物及種液中的營養物質被氧化及微生物老化，上部氣體選擇為不易溶于種液及不易與營養物質、微生物發生化學作用的物質，優選氣體物質為氮氣、甲烷、二氧化碳、氫氣、氦氣、氖氣、乙烷、特優選氮氣，氣體和種液所占體積比選擇為1∶10~10∶1。7、緩釋營養物的制造是把營養物質和緩釋劑混合在一起制成膠凍塊狀物質，營養物質與相應微生物培養基相同，即采取何種微生物，就選擇何種相應的培養基，通常本專業技術人員能很熟練地做到這一點，緩釋劑選擇為不易溶于水的蛋白質、多糖類，或其混合物，如瓊脂、海澡酸鈉、淀粉、糊精、面粉。營養物質濃度為1％~20％，緩釋劑濃度(包括水)80％~99％。8、緩釋營養物應放置在一個多孔的盒狀容器內，盒狀容器被固定在腔室的中部殼體內壁上，這樣，在微生物種液達到最高液位時，盒狀容器及其中的緩釋營養物處于種液中，緩釋營養物部分進入種液中，而在種液液位處于最低時，營養物便和種液分離。9，在盒狀容器和殼體底部一角(優選對角)之間設置一加料管，該管一端開口于盒狀容器內，另一端開口于殼體外部(有塞)，該管用于加入和補加緩釋營養物，以上設置的目的是使在加入和補加緩釋營養物時上部氣體仍是封閉的不與外部空氣相通，從而避免內外氣體的交換。10、裝置腔室內安裝燈泡及支架，電熱線，燈泡處于氣體上部，為微生物種液的生長提供光照，燈泡及電熱線的安裝及連接應具有足夠的防水性能，燈泡及電熱線并聯。11、電路電壓選擇為直流低壓或交流低壓，電壓選擇范圍為直流優選3v～36v，更優選6v，12v，36v、交流優選3v～220v，更優選36v，110v，220v。燈泡功率8~1000瓦，電熱絲功率15~1000瓦。12、裝置腔室殼體的固定方式有兩種插桿固定式和重物固定式，對于同時利用陽光和電燈光類型的裝置僅采取插桿式，對于僅利用電燈光類型的裝置采取重物固定式或兩種方式結合使用。13、與腔室連接的導管開口于水體中的另一端的固定方式也為兩種即插桿式及重物式，應用時任選一種，每種方式都應達到如下要求使導管開口端離水下地面或水體下部表面有一定距離，范圍為0.02～2米，優選范圍0.2~1米，該距離根據水深、水體污染濃度而定。14、為使得釋出的微生物種液在水體中盡可能分布均勻，所述導管開口形式采取多向和多點開口。15、對于同時利用陽光和補充光源的裝置，為有效利用光線避免散失，本發明在燈泡的上部設置圓弧面反光罩，反光罩大小的確定以能使燈泡發出的光線反照射到容納氣體的殼體內部及下部種液中，而照射不到上部殼體的透明部分為準。16、為增加輸液管內種液的光照，輸液管采用透明塑料軟管，管徑根據上部腔體容積大小確定范圍為0.001～0.01。17、考慮到輸液導管的移動會影響其與殼體連接部位密封性能，在殼體的下部設置箍扎與殼體連接于一體，用于緊固導管，所有導管均穿過此箍扎后面分散安裝。
下面結合附圖
，詳述本發明的實施例，并對本發明的技術方案作進一步說明。
實施例一為一種腔體為盆形且漂浮在水面上的裝置，如圖I所示。本圖為裝置的剖視圖。1為透明蓋板，與殼體2密封于一體。2、3為殼體主體部分由薄壁塑料制成，內徑0.8米，高1.2米。2為上部殼體，其外部為加厚保溫層，3為下部殼體。4為導管。5為固定導管的連臂，通過緊固圈11與殼體固定在一起。6為固定導管的箍扎圈。7為燈泡支桿。8為燈泡、電熱絲，燈泡功率60瓦、電熱絲功率300瓦，燈泡是懸掛支桿中心位置。9為營養物的存放裝置。10為加料管及開口處，加料過完成后密封。11為箍扎圈。12為栓緊整個裝置的固定耳環。13為雙向開口的導管開口端接頭。導管內徑0.003米，導管條數30條。14為微生物種液面，15為營養物。如圖示，加入種液和營養物，安裝好殼體，使之漂浮于水面。導管的下部開口安裝于各個水位的目的地，在受到陽光照射或開啟燈泡時，其中微生物受光照而生長繁殖，在一段時間后(范圍為1~6個小時)，開啟電熱絲，上部空間氣體被加熱而膨脹，推動微生物種液沿導管向各個目的部位，然后分散到水體中；當關閉電熱絲，上部空間氣體因降溫而收縮，產生的負壓使導管開口端吸入的水與留存在殼體腔室及導管中的種液相混合，微生物得以繼續生長增殖。燈泡由時間開關控制，時間間隔在1小時到23.5小時之間選擇，在裝置工作一段時間后需要補充營養物和微生物種液。
實施例二、一種腔體為炮彈型的可安放在水體中任意部位的裝置，如圖II，該圖為裝置的剖視圖，16、17為上下殼體，內徑為0.5米，高為0.8米，18為固定導管的多孔板及連接臂，19、20為導管及開口端接頭，21為固定耳環，22為加料口及膠塞，23為營養物加料及存放裝置，24為燈泡，功率為15瓦，25為電熱線，功率為100瓦，26為種液液面，27為緩釋營養物，該裝置不利用陽光，僅靠燈泡提供光照和電熱線加熱完成種液的排放和水的抽吸，裝置適于在水面以下安裝。該裝置殼體直徑0.8米，高度1.0米，導管內徑0.003米，處理濃度萬分之三，水深2米，面積300米2的污水效果很好。
圖III為導管開口端頭安置圖示，因為導管開口部位多在水體底部，為防止開口接頭隨意移動和淤泥堵塞開口，故開口接頭應設置在離地面有一定距離的位置，高度選擇范圍為0.05米~1米。圖中(a)為插桿式固定，28為木質或塑料質或鐵質插桿。29為導管開口端接頭。30為地面。(b)為重物法固定。31為重物。32為支桿。33為導管及開口端接頭。圖中還示出了幾種導管的開口端接頭的幾種形式。(c)為三向接頭。(d)為四向接頭。(e)為多點式開口接頭的主視和俯視圖，接頭的水平兩端封閉，在管子的上部開六個小孔。
權利要求
1.一種利用微生物清潔污水的裝置，其特征在于裝置由三個系統構成殼體系統和導管系統、物質系統。殼體系統包括殼體、加料罐、燈泡、燈罩、電熱線及殼體、燈泡的固定裝置，殼體直徑選擇為0.1~3米。導管系統包括輸液導管和導管端接頭及接頭固定裝置，導管內徑0.001~0.01米。物質系統包括殼體腔室內氣體緩釋營養物、腔室及導管內的微生物種液。
2.如權利要求書1所述的裝置，其特征在于，所述殼體系統中的殼體包括1、透光部分。2、內表面吸光外部保溫的保溫部分，3、內表面反光的薄壁部分。實際應用時可以是這三部分的有效組合，也可以是其中兩部分的組合或單獨采取某一部分構成殼體。殼體可以是長方體、正方體、圓柱體，球形體。
3.如權利要求書1所述的裝置，所述殼體部分包含的加存料裝置由安置后位于上部的多孔盒狀物、加料管及開口于下部的管口密封及膠塞組成。
4.如權利要求書1所述的裝置其特征在于，所述殼體為白熾燈，鈉光燈，日光燈泡。燈罩內壁有強反射能力材料。燈泡功率選擇8~1000瓦，電熱線功率選擇為15~1000瓦。
5.如權利要求書1，所述裝置所述其特征在于，所述燈泡固定裝置是指將殼體栓系于樁柱，或重物之上，以固定殼體的耳環吊環及與殼體的連接頭。
6.如權利要求書1所述的裝置，其特征在于，所述燈泡固定裝置指安放于殼體腔室內供固定燈泡、燈罩用的橫桿。
7.如權利要求書1所述的裝置，其特征在于，所述導管固定裝置是指與殼體硬連接的箍扎或多孔板，導管均穿過此裝置。
8.如權利要求書1所述的裝置，其特征在于，所述導管采用透明塑料制作。導管端接頭為多向及多點接頭，實際應用時可以是多向和多點的有效組合，也可以單獨采取多向或多點形式。
9.如權利要求書1所述的裝置，其特征在于，所述腔室內氣體為緩釋營養物及微生物種液不易發生化學作用的惰性氣體，選擇范圍有氮氣、甲烷、二氧化碳、氫氣、氦氣、乙烷，優選其中一種，特優選氮氣。
10.如權利要求書1，所述的裝置，其特征在于，所述緩釋營養物指包含營養物質與緩釋劑的膠凍塊狀物質。營養物質為適用于微生物生長的培養基，緩釋劑選擇范圍為瓊脂、海藻酸鈉、淀粉、糊精、面粉，優選其中一種。
全文摘要
本發明提供一種不需動力，即可應用到靜水和微流水，也可應用于流水水體中，可持續使微生物獲得增殖和釋放的裝置。裝置既可以同時利用太陽光和人工光源工作，也可以單獨用人工光源工作。達到對水體持續清污的目的。
文檔編號C02F1/30GK1544354SQ20031010639
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月24日 優先權日2003年11月24日
發明者張廣志 申請人:張廣志