专利名称：微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于资源与环境领域，主要涉及一种微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备。
背景技术：
生物流化床反应器具有大的比表面积、微生物的浓度高、容积负荷率和污泥负荷率高、传质快、耐冲击负荷能力强、净化能力强的特点。但对日益严峻的水污染问题，传统的生物流化床的不足也日益暴露出来，如能耗大、流化床内部的流态化特性十分复杂给放大 设计造成了困难、泥水分离靠重力作用以致分离效率依赖活性污泥沉降性能的问题。研究人员还发现，固定化微生物载体的密度、粒度、机械强度、形状以及表面粗糙度、疏水或亲水性质是影响生物流化床启动性能的因素，而且更深入的研究表明，多孔载体的孔径大小机分布，一方面可提供更好的流体力学环境，另一方面将影响固定膜密度。近年来，国内外为生物流化床研制开发众多载体品种的大多数为无机载体，其中效果较好且应用广泛的是颗粒活性炭，然而无机载体的共同缺点是密度大、实现流化的能耗高，其表面性质形状和孔结构难以人工控制改造，所以目前研究人员正在寻找用高分子合成技术，筛选合适的材料寻求最佳成型工艺，开发综合性能优良的载体。因此在目前急切需要开发新技术，新工艺的水处理方面，特别是生物流化床方面，利用壳聚糖制作的微胶囊作为微生物载体的创新已经迫在眉睫，同时也必将有着非常宽阔的前景。生物流化床最大的特点就是气体、液体及载体在装置中循环流动，有利于微生物和液体的充分接触，具有良好的传质效果。由于载体在装置中剧烈翻动，在载体颗粒生物膜形成的初期，生物膜容易脱落，极难成膜。因此对流化床载体表面吸附性的要求比其它装置中的填料要高。控制器在上世纪七十年代开始从传统使用仪表和继电器组对应的两个不同应用领域派生出来DCS和PLC两类产品，在发展过程中PLC与DCS都受到PC技术发展的深远影响。目前已经有不少厂商用单片机开发了专用的控制器。未来的控制系统最主要的工作在于软件和标准化方面的统一。本实用新型针对通用型流化床普遍存在自动化控制程度不高的问题，为微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备提供控制系统，实时监控反应主体内各种数据，使微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备更为简单、合理，具有降低能耗，减少染菌率，提高产量和经济效益。
发明内容本实用新型包含一个反应器本体，该反应器本体(20)高径比为I 2，只有一个反应区，由下至上依次设有进水口(A)、含菌微胶囊出口(F)、出水口(C)、进气口(D)、空气分布器(31)、电加热管(32)、多孔格栅(33)、采样口(21)、出水口(B)、含菌微胶囊进口(G)、密封料斗(9)、多孔电极板(10，14)、排气口 (E)、溢流管(13)和各种检测装置的传感器(15，16，17，18，19)。其中，多孔格栅(33)上设有向上、向下的微孔，孔径I 3mm，间隔5 8mm，相互错开。铸铁、活性炭两块多孔电极板(10，14)设在反应器本体内的中部，尺寸相等，每块板上分布有数个微孔，孔径I 3臟，间隔5 8臟，相互错开，浸入水中就构成了成千上万个细小的原电池。铸铁多孔板(10)为阳极，炭化铁及杂质为阴极，发生电极反应，即微观电池，而活性炭多孔板(14)充当阴极，形成宏观电池。微电解可增加生物流化床COD去除率。三个采样口(21)设在反应器本体外侧中部，采样口直径10 30mm，孔口设有滤网，滤网孔径2 3謹。反应期间的各种指标信号采集和物料流动均由微电脑芯片实现自动化控制和自 动显示。自控系统具体设计技术为①控制器前后面板，采用矩阵键盘输入方式驱动电路采用ULN2003芯片，使电流满足要求应用最接近底层的汇编语言保证控制精度；④设计电路时考虑滤波来消除噪声，并对传感器信号进行放大考虑到信息显示数据量大的问题，采用液晶和发光二极管显示方案机械设计方面尽量使用标准件设计，外观上采用工控机外壳，加独立设计前后面板的方案，保证外观的新颖、实用。本实用新型与已有技术相比具有以下优点①以铸铁多孔板为阳极、以活性炭多孔板和炭化铁及杂质为阴极构成宏观和微观两组电池，拓展了作为囊芯和微生物吸附载体的粉末活性炭在该微胶囊中的功能，提高了活性炭的性价比；②生物微胶囊技术与微电解技术有机地结合，提高了生物流化床对废水COD的去除效率；③将常规废水处理工艺的厌氧和好氧两个反应主体合二为一，简化了结构与工艺，大大节约了设备成本和使用空间，降低了成本，且易于施工安装和维护各传感器数据及设置均通过AT89C51单片机处理和控制，驱动电路采用ULN2003芯片，自动化控制精度高，稳定性好，操作简单，具有数据记录功能。⑤配有双单片机远程控制编程，可根据实际需要，实现远程控制和仿真试验。
以下结合附图
和实施例对本实用新型进一步说明。图I是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的控制器总体结构图。图3是本实用新型的控制面板效果图。图I中I.贮液罐，2，8.水泵，3.臭氧发生器，4.单向阀，5，23.流量计，6，24.节流阀，7，11，12.压力表，9.密封料斗，10，14.多孔电极板，12.限压集气装置，13.溢流管，15.人工热电偶，16. pH电极，17.溶解氧传感器，18.泡沫传感器，19.压力传感器，20.反应器本体，21.采样口，25，28.换向阀，26.气源供给装置，27.蓄水池，29.胶囊回收罐，30.截留阀，31.空气分布器，32.电加热管，33.多孔格栅，A.进水口，B, C.出水口，D.进气口，E.排气口，F.微胶囊出口，G.微胶囊进口。
具体实施方式
具体操作过程如图I所示。水泵(2)启动，储液罐(I)中的废水经臭氧发生器(3)灭菌后由进水口(A)进入反应器本体，污水到位后，溢流管(13)中水位控制开关控制水泵
(2)停止、水泵(8)启动或延时启动，单向阀(4)保证水泵(2，8)中的水仅流向反应器本体而不回流。含菌微胶囊由密封料斗(9)和含菌微胶囊进口(G)加入。厌氧条件通过水泵
(8)不断将水自出水口(B)压入进水口(A)的外循环来实现，经多孔格栅(33)形成若干均匀水流，通过节流阀(6)调节水泵(8)中水的流量大小及压力，以水流控制格栅(33)上含菌微胶囊的流化状态。好氧条件通过供给空气来实现，采用压缩空气机、储气罐等气源供给装置(26)由进气口(D)进入反应器本体，经空气分布器(31)形成若干均匀气流，通过管路中的节流阀(24)调节空气的流量大小和曝气压力，以气流控制格栅(33)上的微生物胶囊的流动状态。微电解条件由电磁阀控制两块多孔电极板(10，14)通电开关实现。反应器的工作温度用电加热管(32)加热，通过人工热电偶(15)测量和反馈，并由恒温控制装置加以控制。反应时的PH值、溶解氧、泡沫、压力分别由pH电极(16)、溶解氧电极(17)、泡沫传感器(18)、压力传感器(19)测量并由各控制装置加以控制。自排气口(E)排放气体的压力由压力表(11)测量，并通过限压集气装置(12)回收。反应时间通过时间继电器调节水泵(8)的开关、空气压缩机(26)及换向阀(25)的开关控制。处理达标后的废水通过控制换向阀(28)的开启，自出水口(C)排放至蓄水池(27)储存或供循环使用。含菌微胶囊通过控制截流阀(30)的开启，由含菌微胶囊出口(F)排入胶囊回收罐(29)回收。反应过程中可根据需要通过反应器本体(20)侧壁上安装的三个采样口(21)及时采样分析。自控系统的控制器总体结构如图2所示。驱动电路采用ULN2003芯片，通过各种检测装置的传感器(15，16，17，18，19)采集反应区内的信号，经过信号放大、模数转换后，将数据送入AT89C51单片机中进行处理，并通过串口液晶显示采集到的数据，通过键盘输入控制电磁阀、继电器的动作，保证反应期间的各种指标信号采集和物料流动均实现自动化控制；根据需要，采用双单片机实现远程操控，现场触摸操控的功能。自控系统控制面板效果如图3所示。
权利要求1.一种微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备，其特征在于该设备包含一个反应器本体，该反应器本体(20)高径比为I 2，只有一个反应区，由下至上依次设有进水口(A)、含菌微胶囊出口(F)、出水口(C)、进气口(D)、空气分布器(31)、电加热管(32)、多孔格栅(33)、采样口(21)、出水口(B)、含菌微胶囊进口(G)、密封料斗(9)、多孔电极板(10，14)、排气口(E)、溢流管(13)和各种检测装置的传感器(15，16，17，18，19)。
2.如权利要求I所述的微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备，其特征在于铸铁、活性炭两块多孔电极板(10，14)设在反应器本体内的中部，尺寸相等，每块板上分布有数个微孔，孔径I 3mm,间隔5 8mm,相互错开。
3.如权利要求I所述的微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备，其特征在于多孔格栅上设有向上、向下的微孔，孔径I 3mm，间隔5 8mm，相互错开。
4.如权利要求I所述的微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备，其特征在于三个采样口(21)设在反应器本体外侧中部，采样口直径10 30mm，孔口设有滤网，滤网孔径2 3mm。
专利摘要本实用新型公开了一种微囊化-微电解厌氧/好氧生物流化床自控设备。包含一个反应器本体，该反应器本体高径比为1～2，只有一个反应区，由下至上依次设有进水口(A)、含菌微胶囊出口(F)、出水口(C)、进气口(D)、空气分布器、电加热管、多孔格栅、采样口、出水口(B)、含菌微胶囊进口(G)、密封料斗、多孔电极板、排气口(E)、溢流管和各种检测装置的传感器。本设备将厌氧和好氧两个阶段的反应主体合二为一，反应本体只设有一个反应区。待处理的废水经臭氧发生器灭菌处理后通过反应本体底部进入反应本体，而含菌微胶囊由反应本体上部进入。反应结束后，废水和微胶囊由反应本体底部的相应出口流出。反应期间的各种指标信号采集和各种物料流动均由微电脑芯片实现自动化控制。生物微胶囊技术与微电解技术相结合可以克服常规活性污泥法或膜处理法所导致的二次污染，废水处理效率高。
文档编号C02F1/461GK202369468SQ20112023004
公开日2012年8月8日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者丁成, 吴俊峰, 吴玉辉, 李朝霞, 李永建, 沈丹, 许晓芹 申请人:丁成, 盐城海德能水处理环保工程有限公司