本发明涉及微生物培殖技术领域，具体涉及一种可应用在污水处理的微生物扩培系统。
背景技术：
目前，严重污染的河流水体对河流水环境及沿岸边区城镇的生产生活造成不良影响，形成潜在威胁，而且污水中氮磷等物含量高，不加以利用造成大量资源浪费，如何净化污染的河湖水变为日常生产生活用水，解决人们的用水问题，是目前人们急需解决的问题。
目前公知的河水净化方法物理化学方法、物理机械方法和生物方法，物理化学方法是治标不治本的临时性方法、物理机械方法多为底泥疏浚，但没有连续性，隔一段时间又要疏浚，劳民伤财。而生物法目前用的较多的是外加菌种或工程菌，而且需要每批次重新添加菌种，这就存在成本高，生物安全性的风险，因此难以大范围普遍实施。而且由于河湖中尤其是河流中的水通常夹杂着大量的泥沙和固体污染物，也给河水处理的工作带来极大困难。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种生产成本低，扩培效率高，污水净化彻底，生产安全，易于推广使用的微生物扩培系统，以解决现有的河水净化方法治标不治本，生产成本高，具有生物安全性的风险，难以大范围普遍实施的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：一种微生物扩培系统，用于污水处理，包括：顶部敞口的扩培箱，所述扩培箱底壁和/或侧壁设有多个通孔，所述扩培箱内设有微生物载体；进水管路，其一端连通污水源，另一端向所述扩培箱的敞口输送污水，所述进水管路上设有进水阀；扩培池，所述扩培池内放置有微生物载体，所述扩培箱置于所述扩培池内，所述扩培池设有至少一个出水口；出水管路，其一端与所述出水口相连接，另一端通向污水源，所述出水管路设有出水阀；用于实时检测扩培池内液位的液位检测装置；控制装置，所述控制装置分别于所述液位检测装置、进水阀、出水阀信号连接，并根据所述液位检测装置反馈的液位信息控制所述进水阀和出水阀的开闭。
根据本发明提供的太阳能发电组件的微生物扩培系统，在扩培池内设有扩培箱，不仅能够实现多级培养，扩培箱还能够起到初步过滤污水中杂物的作用，而且扩培箱连通污水进水管路，扩培池连接污水出水管路，就地原位利用被污染水中污染物为营养源，持续稳定的对种子菌种进行扩大培养，从而连续生产微生物原液，并将培植后的微生物原液重新投放到污水源中，进一步净化污水，采用本发明的微生物扩培系统，种子菌种一次性投加即可，无需重新添加，是一种生产成本低，扩培效率高，污水净化彻底，生产安全，易于大量投放使用的微生物扩培系统。
另外，根据本发明上述实施例的太阳能发电组件的微生物扩培系统，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个示例，所述进水管路的另一端设有过滤装置，所述扩培箱的敞口处安装有与所述扩培箱侧壁密封连接的盖板，所述盖板开设有与所述进水管路相连接的进水口，所述盖板连接有悬吊装置，所述悬吊装置使得所述扩培箱的底部与所述扩培池的池底形成预留距离，所述扩培箱的底壁和侧壁均设有多个通孔，所述扩培箱的外侧安装有与多个所述通孔一一对应连接的水管，所述水管侧壁沿水管的长度方向开设有多个出水孔。
根据本发明的一个示例，所述悬吊装置包括支座、第一连杆、第二连杆及第三连杆、第一驱动机构、第二驱动机构、第一曲柄、第二曲柄、第三曲柄及竖直转轴，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一曲柄、第二曲柄及第三曲柄均水平设置，所述第一连杆的长度大于所述第二连杆和第三连杆的长度之和，所述第一连杆一端固定安装在所述支座上，另一端与所述第二连杆一端铰接配合，所述第二连杆另一端与第三连杆一端铰接配合，所述第三连杆另一端与所述第一连杆滑动配合，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均包括可往复水平直线运动的直线运动部和驱动所述直线运动部的驱动部，所述驱动部受控于所述控制装置，其中，所述第一驱动机构的直线运动部带动所述第三连杆另一端在所述第一连杆上滑动，以使得所述第二连杆和第三连杆的连接处在该直线运动部带动下做圆周运动，所述第二驱动机构的驱动部与所述连接处相连并随之同步转动，所述第二驱动机构的直线运动部与所述第一曲柄一端铰接，所述第一曲柄另一端与所述第二曲柄一端铰接，所述第二曲柄另一端与所述竖直转轴固定连接，所述第三曲柄一端与所述竖直转轴同步转动，所述竖直转轴的底部与所述盖板固定连接，所述盖板开设有环形孔，所述环形孔内安装有轴承，所述轴承与所述环形孔密封配合，所述第三曲柄的另一端与所述轴承内圈相连接，所述扩培箱内设有多个沿轴承周向间隔布设且随轴承内圈转动的搅拌叶片。
根据本发明的一个示例，还包括为所述第一驱动机构和第二驱动机构供电的太阳能供电装置。
根据本发明的一个示例，还包括集热箱，所述集热箱顶部开口，所述开口处安装有透明材质的上盖，所述上盖与所述集热箱四周侧壁和底壁形成一个密封的集热腔，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述上盖平行设置并安装在所述集热腔内，所述太阳能电池板的顶面至上盖底面的距离为所述太阳能电池板底面至集热箱底壁的距离的1/5至1/3，所述太阳能电池板将所述集热空间分为上部的第一集热空间和第二集热空间，所述太阳能电池板与所述集热箱四周侧壁均预留有间隔，以使得所述第一集热空间和所述第二集热空间相连通，所述集热箱在第二集热空间的相对两侧分别设有进气口和出气口，所述出气口连通有向所述扩培池输送热空气的输气管道，所述第二集热空间内设有多个间隔布设的传热件，多个所述传热件与所述太阳能电池板的底面相连接并将太阳能电池板的热量扩散至所述第二集热空间内，多个所述传热件和所述集热箱围成至少一个分别连通所述进气口和出气口的气流通道，所述气流通道的路径长度大于所述进气口和出气口的连线长度。
根据本发明的一个示例，所述传热件为截面为t型的散热翅片，所述散热翅片包括水平设置的横向片和纵向设置的垂直片，所述横向片与所述太阳能电池板底面相连接，所述垂直片伸入所述第二集热空间内，多个所述散热翅片平行布设，每个所述散热翅片的垂直片与所述进气口和出气口的连线方向相垂直，且相邻两个散热翅片间隔交错布设以形成s型的气流通道。
根据本发明的一个示例，还包括与所述控制装置信号连接的温度传感器和温度补偿装置，所述温度传感器和温度补偿装置安装在所述扩培池内，所述温度传感器检测所述扩培池的温度信息，所述控制装置判定所述温度信息与预设温度的差值，并根据判定结构打开货关闭所述输气管道和所述温度补偿装置。
根据本发明的一个示例，所述微生物载体的材质为陶粒或聚氨酯。
根据本发明的一个示例，所述微生物载体内铺设的微生物为芽孢杆菌，所述芽孢杆菌内添加有促生剂。
根据本发明的一个示例，所述促生剂为黄腐殖酸钾或黄腐殖酸。
以上附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例一的微生物扩培系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二的微生物扩培系统的结构示意图；
图3为本发明实施例二的悬吊装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二的悬吊装置的集热箱的结构示意图；
图5为本发明实施例二的悬吊装置的传热件的布设结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、扩培箱；101、通孔；102、微生物载体；2、进水管路；201、进水阀；3、扩培池；301、出水口；4、出水管路；401、出水阀；5、盖板；6、悬吊装置；601、支座；602、第一连杆；603、第二连杆；604、第三连杆；605、第一驱动机构；606、第二驱动机构；607、第一曲柄；608、第二曲柄；609、第三曲柄；610、竖直转轴；7、水管；701、出水孔；8、轴承；9、搅拌叶片；10、太阳能电池板；11、集热箱；12、上盖；13、第一集热空间；14、第二集热空间；15、进气口；16、出气口；17、输气管道；18、传热件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一。
结合附图1所示，本实施例提供了一种微生物扩培系统，用于污水处理，包括扩培箱1、进水管路2、扩培池3、出水管路4、液位监测装置和控制装置(图中未示出)。
本实施例的扩培箱1为顶部敞口且内部中空的箱体结构，所述扩培箱1底壁和侧壁均设有多个通孔101，所述扩培箱1内设有微生物载体102，所述微生物载体的材质优选为陶粒或聚氨酯，性能稳定，本实施例的微生物载体102上通过包埋、吸附等生物化学技术固定有能够分解有机物、氨氮的高效微生物菌群，所述包埋、吸附等生物化学技术为现有固定微生物的较为成熟的技术，这里不过多描述。优选的，该微生物载体102内铺设的微生物为芽孢杆菌，更优选的，所述芽孢杆菌内添加有微生物促生剂，所述促生剂为黄腐殖酸钾或黄腐殖酸。微生物促生剂是是一种提取了自然矿石和天然植物中所含的特定矿物质成分，通过特殊的加工方法制造加工而成的水状溶剂，主要成分为钠、钙、、镁、钾、硫、氯、硅和低分子腐殖酸等天然矿物质，不含任何有害的化学成分，完全溶于水中，对人类以及动植物等生态环境无害，安全性高，不会造成二次污染。
微生物促生剂可有效地促进水中有机物的乳化和溶解，提高微生物的利用率，激发微生物的活性，加速微生物的生长和繁殖，而无需投加人工碳源或氮源。可转换或络合水中对微生物有毒有害物质，如重金属、盐类、氯类等，对水体中毒性物质进行屏障和解毒，提高微生物的抵抗能力，保护微生物的正常生长。可刺激微生物的代谢强度，促进微生物的生长繁殖，确保扩培系统连续稳定工作。
本实施例的进水管路2一端连通污水源(图中未示出)，另一端向所述扩培箱1的敞口输送污水，所述进水管路2上设有进水阀201，另外还可以在进水管路2上设有流量计，便于控制装置根据流量计的反馈控制进水阀的打开程度以控制流量。
本实施例的扩培池3内页放置有微生物载体，所述扩培箱1置于所述扩培池3内，所述扩培池3设有至少一个出水口301，所述出水管路4一端与所述出水口301相连接，另一端通向污水源，所述出水管路设有受控于所述控制装置的出水阀401。
所述控制装置分别于所述液位检测装置、进水阀、出水阀信号连接，并根据所述液位检测装置反馈的液位信息控制所述进水阀和出水阀的开闭，而且可以根据流量计的反馈控制进出水阀的开闭程度，控制装置可以是处理器、plc控制电路等现有控制器的任意一种，只要具有接收数据、处理数据并发送处理信号即可，而控制装置的具体电路布设和工作原理均为现有技术，这里不过多赘述。
本实施例的微生物扩培系统的工作过程描述如下：进水管路通过水泵等装置将污水水源内的污水和污泥输送至扩培箱内，由于扩培箱设有通孔，较大粒径的杂物被扩培箱过滤，水体和较小粒径的污泥以及水中的污染物进入到扩培池内，当扩培池内过滤出的杂物过多时可以将扩培箱取出倾倒，流量计时刻检测进水管路的流量信息，防止流量过大或过缓，液位检测装置实时检测扩培池内的液位信息，避免池内污水溢出，污水进入到扩培箱内首先与扩培箱内的微生物载体发生生物反应，随后将扩培池箱内反应后的部分微生物扩散至扩培池内，扩培池内的污水与上述部分微生物和置于扩培池内的微生物发生生物反应，实现二级扩培，进水一段时间后(优选进水时间为8-16小时)关闭进水管路，在经过一段反应时间后开启出水管路向污水水源通入具有大量微生物菌种的净化后的水体，待池内水体下降至一定程度后再次开启进水管路，上述进水管路和出水管路的开闭通过进水阀和出水阀实现，而且在控制装置内预设有开闭进水阀和出水阀的预设时间周期，实现进水出水和扩培的自动化。
综上所述，根据本实施例提供的微生物扩培系统，在扩培池内设有扩培箱，不仅能够实现多级培养，扩培箱还能够起到初步过滤污水中杂物的作用，而且扩培箱连通污水进水管路，扩培池连接污水出水管路，就地原位利用被污染水中污染物为营养源，持续稳定的对种子菌种进行扩大培养，从而连续生产微生物原液，并将培植后的微生物原液重新投放到污水源中，进一步净化污水，采用本发明的微生物扩培系统，种子菌种一次性投加即可，无需重新添加，是一种生产成本低，扩培效率高，污水净化彻底，生产安全，易于大量投放使用的微生物扩培系统。
实施例二
在上述实施例的基础上，申请人在实验过程中发现，在处理黑臭河道、富营养化湖泊及废水零污泥时，由于污水和污泥的混合物流动性较差，不仅污水和污泥通过扩培箱进入扩培池不易，而且污水和污泥不能均匀的分散到扩培池内，因此设置在扩培池内各区域的微生物载体的扩培效果参差不齐，甚至有些污泥未经过微生物处理后就排出到污水水源中，大大降低了扩培效率和污水污泥处理效率，因此申请人对整个扩培系统又进行了大量创造性的改进：
结合附图2所示，本实施例首先在所述进水管路2的另一端设有过滤装置(图中未示出)，过滤装置可以是滤网等结构，用于滤除粒径较大的水中杂物，本实施例的扩培箱不再起到过滤作用，而是用于扩散进入箱体内的泥水混合物，更进一步的，本实施例在所述扩培箱1的敞口处安装有与所述扩培箱侧壁密封连接的盖板5，所述盖板5开设有与所述进水管路2相连接的进水口501，所述盖板5还连接有悬吊装置6，所述悬吊装置6使得所述扩培箱1的底部与所述扩培池3的池底形成预留距离，即将扩培箱1悬吊在扩培池3内，所述扩培箱1的底壁和侧壁均设有多个通孔101，所述扩培箱1的外侧安装有与多个所述通孔101一一对应连接的水管7，所述水管7侧壁沿水管7的长度方向开设有多个出水孔701。
通过上述结构，进入封闭的扩培箱1内的污水和污泥可以在进水管路2的进水水压下通过通孔101进入到水管7内，并经过出水孔701分配到扩培箱1的四周，该结构提高了污水和污泥的分散度，提高了扩培效率。
更进一步的，为了进一步提高污水和污泥在扩培池内的分散度，防止污泥在扩培池3内和扩培箱1内沉积结块，申请人又对悬吊装置的结构进行改进，使其具有更好的功能性。
如图3所示，本实施例的所述悬吊装置6包括支座601、第一连杆602、第二连杆603及第三连杆604、第一驱动机构605、第二驱动机构606、第一曲柄607、第二曲柄608、第三曲柄609及竖直转轴610，所述第一连杆602、第二连杆603、第三连杆604、第一曲柄607、第二曲柄608及第三曲柄609均水平设置，所述第一连杆602的长度大于所述第二连杆603和第三连杆604的长度之和，所述第一连杆602一端固定安装在所述支座601上，另一端与所述第二连杆603一端铰接配合，所述第二连杆603另一端与第三连杆604一端铰接配合，所述第三连杆604另一端与所述第一连杆602滑动配合。
所述第一驱动机构605和所述第二驱动机构606均包括可往复水平直线运动的直线运动部和驱动所述直线运动部的驱动部，所述驱动部受控于所述控制装置，所述第一运动机构和第二运动机构可以是气缸或电动杆，驱动部为缸体，直线运动部为活塞杆。
其中，所述第一驱动机构605的直线运动部带动所述第三连杆604另一端在所述第一连杆602上滑动，以使得所述第二连杆603和第三连杆604的连接处在该直线运动部带动下做圆周运动，所述第二驱动机构606的驱动部与所述连接处相连并随之同步转动，所述第二驱动机构606的直线运动部与所述第一曲柄607一端铰接，所述第一曲柄607另一端与所述第二曲柄608一端铰接，所述第二曲柄608另一端与所述竖直转轴610固定连接，所述第三曲柄609一端与所述竖直转轴610同步转动，所述竖直转轴610的底部与所述盖板5固定连接，所述盖板5开设有环形孔，所述环形孔内安装有轴承8，所述轴承8与所述环形孔密封配合，所述第三曲柄609的另一端与所述轴承8的内圈相连接，所述扩培箱1内设有多个沿轴承8周向间隔布设且随轴承8内圈转动的搅拌叶片9。
该结构通过第一连杆602、第二连杆603及第三连杆604形成三连杆机构可以带动扩培箱1在扩培池3内做规律的圆周运动，起到一定搅拌作用，便于将污水和污泥扩散至扩培池内，进而提高扩培效率。而通过第二驱动机构606的直线运动部、第一曲柄607、第二曲柄608及竖直转轴610形成一曲柄连杆机构，可以带动转轴610旋转，进而带动扩培箱1在扩培池3内做圆周运动的同时进行自转，不仅利于水管7内污水和污泥的排出，而且更进一步的对扩培池内的污水和污泥进行搅拌，将污泥打散分散至扩培池内。更有利的，本实施例还在盖板1上安装有轴承8，通过与竖直转轴610同步转动的第三曲柄609带动搅拌叶片转动，实现扩培箱1和搅拌叶片9的同步转动，进而防止扩培箱内的污泥沉积，将污泥分散至扩培箱的各个区域，防止堵塞通孔101，也能提高扩培箱内的扩培效率。
具体的，为了提高本系统的节能环保性能，本实施例还包括为所述第一驱动机构605和第二驱动机构606供电的太阳能供电装置，太阳能供电装置包括太阳能电池板10，太阳能电池板10连接有接线盒(未示出)等装置，关于太阳能电池板这一现有技术的具体结构这里不过多描述。当然，由于扩培箱可以转动并且做圆周运动，因此可以将进水管路的部分设计为可伸缩管，并且进水管路与盖板也可以通过密封轴承相连接，防止箱体转动对进水造成影响。
另外，申请人又发现，现有的微生物扩培系统需要曝气装置和调节扩培腔内温度的温度调节装置，无形中增加了大量的成本，而且现有的太阳能电池板在工作时会产生大量的热量，但是该热量只能通过与外界进行热交换进行散热，不仅散热效率低下，容易影响太阳能电池板的使用寿命，而且该部分热量白白浪费，因此申请人设计了一种能够将太阳能电池板自身热量作为曝气装置和温度调节装置的一种结构。
如图4和5所示，该结构包括集热箱11，所述集热箱11顶部开口，所述开口处安装有透明材质的上盖12，所述上盖12与所述集热箱11四周侧壁和底壁形成一个密封的集热腔，所述太阳能电池板10与所述上盖12平行设置并安装在所述集热腔内，所述太阳能电池板10将所述集热空间分为上部的第一集热空间13和第二集热空间14，所述太阳能电池板10与所述集热箱11四周侧壁均预留有间隔，以使得所述第一集热空间13和所述第二集热空间14相连通，所述集热箱11在第二集热空间14的相对两侧分别设有进气口15和出气口16，所述出气口16连通有向所述扩培池输送热空气的输气管道17，输气管道17和扩培池3的具体连接关系未在图中示出，可以直接将输气管道17的热气出口插入到扩培池3内，也可以在扩培池3侧壁设有开口，输气管道17与开口密封连接，只要能够满足输气管道17向扩培池内输送热空气即可。所述第二集热空间14内设有多个间隔布设的传热件18，多个所述传热件18与所述太阳能电池板10的底面相连接并将太阳能电池板的热量扩散至所述第二集热空间14内，多个所述传热件18和所述集热箱11围成至少一个分别连通所述进气口和出气口的气流通道，所述气流通道的路径长度大于所述进气口15和出气口16的连线长度。
该结构可以存储太阳能电池板工作产生的热量，并且通过导热件将其热量迅速传递到集热空间内，在通过输气管道17输送至扩培池内，不仅能够提高扩培池内水体温度，而且能够将空气输送至池内，起到曝气装置和温度调节装置的双重作用，使得扩培池内的微生物处于最佳生产温度和氧气浓度。另外导热件的结构设计可以延长气流在集热空间内的行走路径，使得气流与导热件的热交换更加彻底。
优选的，本实施例的太阳能电池板10的顶面至上盖12底面的距离为所述太阳能电池板底面至集热箱底壁的距离的1/5至1/3，保证大部分人热空气存储在第二集热空间内。
具体的，本实施例的传热件18为截面为t型的散热翅片，所述散热翅片包括水平设置的横向片和纵向设置的垂直片，所述横向片与所述太阳能电池板10底面相连接，所述垂直片伸入所述第二集热空间内，多个所述散热翅片平行布设，每个所述散热翅片的垂直片与所述进气口和出气口的连线方向相垂直，且相邻两个散热翅片间隔交错布设以形成类似于s型的气流通道，该结构能够进一步提高集热空间内的气流与导热件的热交换效率。
更有利的，还包括与所述控制装置信号连接的温度传感器和温度补偿装置(图中均未示出)，所述温度传感器和温度补偿装置安装在所述扩培池内，所述温度传感器检测所述扩培池的温度信息，所述控制装置判定所述温度信息与预设温度的差值，并根据判定结构打开货关闭所述输气管道和所述温度补偿装置，即当输气管道输送的温度不足以达到微生物最佳扩培温度时，通过温度补偿装置升温，该温度补偿装置可以是现有的任意一种可以加热水体的装置。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。