本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)微生物的方法及裝置，特別涉及一種培養(yǎng)適用于污水處理的微生物的方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前污水處理技術(shù)中普遍缺乏對(duì)難降解有機(jī)污染物、可生化性比較差的污水的處理手段，原因在于目前使用的污水處理技術(shù)普遍是氧化溝技術(shù)和A/O2技術(shù)，這些技術(shù)在微生物使用中主要從經(jīng)濟(jì)角度考慮，利用活性污泥法提高可生化性，并利用活性污泥中的微生物進(jìn)行生化處理，而活性污泥中的微生物主要是土著菌群，對(duì)污染物的氧化降解能力比較弱，因此現(xiàn)行的污水處理技術(shù)污水凈化程度不高。

利用工程微生物替代活性污泥中的土著微生物菌群是非常好的思路，但是工程微生物使用成本比較高，如果使用中混入了少量的土著微生物菌群，將破壞工程微生物的作用，并很快將工程微生物改造成土著微生物菌群，使工程微生物失效，如此需要不斷投入工程微生物，從而增大污水處理成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法及裝置，可以實(shí)現(xiàn)微生物的高效、快速培育，有利于將工程微生物在諸如污水處理方面的應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括：提供一種利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法，其包括：將水和高能氧微氣泡混合，提前完成有機(jī)物、微生物與水及活性氧的充分混合；采用裝設(shè)有光催化劑的透明容器來(lái)容納微生物、有機(jī)物與水及活性氧的混合液體；采用光催化劑將光照提供的光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，供有機(jī)物分解用，分解的有機(jī)物為微生物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分；以及采用光催化劑將光照提供的光能轉(zhuǎn)換為生物能，供微生物生長(zhǎng)用。

在一些實(shí)施例中，使所述透明容器采用濾網(wǎng)為載體，所述光催化劑為涂敷在濾網(wǎng)上面的半導(dǎo)體光催化劑經(jīng)過(guò)低溫固化而成；其中，所述濾網(wǎng)為圓筒形，或者多層圓片形式，可以保證水流順利通過(guò)。

在一些實(shí)施例中，使有機(jī)物、微生物與水及活性氧的混合液體在流入該透明容器時(shí)形成射流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該混合液體的攪拌。

在一些實(shí)施例中，使光源位于該透明容器的中央，并使該透明容器裝設(shè)在其內(nèi)表面為反射面的箱體外殼中。

在一些實(shí)施例中，所述微生物為核質(zhì)紅線菌群和核質(zhì)腐敗菌群的工程微生物。

在一些實(shí)施例中，所述光催化劑為二氧化鈦、四氧化三鐵或二氧化鎵。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案還包括：提供一種利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的裝置，其包括：曝氣池，用于將水和高能氧微氣泡混合，提前完成有機(jī)物、微生物與水及活性氧的充分混合；裝設(shè)有光催化劑的透明容器，用于容納微生物、有機(jī)物與水及活性氧的混合液體，利用光催化劑將光照提供的光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能來(lái)供有機(jī)物分解用，并利用光催化劑將光照提供的光能轉(zhuǎn)換為生物能來(lái)供微生物生長(zhǎng)用，分解的有機(jī)物為微生物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分；以及高能氧微氣泡發(fā)生器，用于從該透明容器抽取清水并向該曝氣池中輸入高能氧微氣泡。

在一些實(shí)施例中，所述透明容器采用濾網(wǎng)為載體，所述光催化劑為涂敷在濾網(wǎng)上面的半導(dǎo)體光催化劑經(jīng)過(guò)低溫固化而成；其中，所述濾網(wǎng)為圓筒形，或者多層圓片形式，可以保證水流順利通過(guò)。

在一些實(shí)施例中，還包括：位于該透明容器的中央的光源；以及箱體外殼，用于裝設(shè)該透明容器，其內(nèi)表面為反射面。

在一些實(shí)施例中，還包括：加熱單元，用于保證水溫不低于設(shè)定溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法及裝置，通過(guò)巧妙地將有機(jī)物、微生物與水及活性氧的充分混合，再利用光催化劑將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能供有機(jī)物分解用，分解的有機(jī)物為微生物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，并且利用光催化劑將光能轉(zhuǎn)換為生物能來(lái)供微生物生長(zhǎng)用，可以實(shí)現(xiàn)微生物的高效、快速培育，有利于將工程微生物在諸如污水處理方面的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

在進(jìn)行光催化污染物降解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體光催化劑在光照作用下，當(dāng)光的波長(zhǎng)為8—14微米，即環(huán)境溫度約39—42℃條件下，可以將高分子污染物氧化降解成小分子、生化性極強(qiáng)的有機(jī)污染物。與此同時(shí)，在加入了少量的工程微生物之后，經(jīng)過(guò)2個(gè)小時(shí)時(shí)間，工程微生物出現(xiàn)了倍增現(xiàn)象，投入工程微生物（主要是核質(zhì)紅線菌和核質(zhì)腐敗菌）濃度為200萬(wàn)個(gè)/ml，2小時(shí)后工程微生物濃度超過(guò)了3000萬(wàn)個(gè)/ml；保持狀態(tài)3—4天后發(fā)現(xiàn)，工程微生物濃度超過(guò)了50億個(gè)/ml，而且沒(méi)有任何轉(zhuǎn)化為土著微生物菌群的跡象，仍然保持工程微生物的性態(tài)。

將這種光催化培養(yǎng)的工程微生物投入污水處理生化池中，投放濃度為3000萬(wàn)個(gè)/ml原液，投放量為3kg原液/1T污水，經(jīng)過(guò)4個(gè)小時(shí)生化處理后，經(jīng)過(guò)二沉池沉淀下來(lái)的污泥減少了70%，凈化后的污水濃度大幅度降低，COD （化學(xué)需氧量，Chemical Oxygen Demand）從原來(lái)的90—120mg/L降低到50—70mg/L，排放水的色度接近于無(wú)色。

進(jìn)一步技術(shù)分析確定，半導(dǎo)體光催化劑可以將光能轉(zhuǎn)型，如同太陽(yáng)能光伏發(fā)電將光能轉(zhuǎn)化為電能一樣，光催化劑可以將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并作用于大分子有機(jī)污染物中（通過(guò)光催化劑分解高分子有機(jī)污染物確定），也可以將光能轉(zhuǎn)化為微生物生長(zhǎng)所需的生物能（類(lèi)光合作用）（通過(guò)光催化劑促進(jìn)微生物倍增作用確定）。而高分子污染物被光催化劑分解后的小分子有機(jī)污染物則成為微生物繁育生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)體，在保持充足的活性溶解氧供應(yīng)和足夠的光照條件下，一方面能快速分解大分子有機(jī)污染物，另一方面喜光好氧微生物（核質(zhì)紅線菌和核質(zhì)腐敗菌）快速繁育倍增。定量測(cè)試表明，微生物倍增效果隨時(shí)間、高分子有機(jī)污染物輸入量、活性溶解氧供應(yīng)量、光照強(qiáng)度以及光催化劑的種類(lèi)產(chǎn)生變化，2小時(shí)的微生物倍增效率最高可達(dá)30倍，2天的微生物倍增效率最高可達(dá)3000倍。

本發(fā)明使用的工程微生物為核質(zhì)紅線菌群和核質(zhì)腐敗菌群，菌群特點(diǎn)為喜光、喜氧、喜食污染物，繁育效率高、活性強(qiáng)。使用的光催化劑為二氧化鈦、四氧化三鐵、二氧化鎵等。

本發(fā)明中，工程微生物的使用量為污水處理總量的百萬(wàn)分之三（1T污水使用3g菌劑），使用成本不影響污水處理成本。

本發(fā)明方法，利用半導(dǎo)體光催化劑的能量轉(zhuǎn)換作用，在完成高分子污染物分解的同時(shí)，快速繁育工程微生物，創(chuàng)造極限微生物的生存環(huán)境，提高微生物對(duì)污染物的作用。

本發(fā)明裝置，整體是半導(dǎo)體光催化作用培養(yǎng)箱，包括光催化劑篩網(wǎng)、光照系統(tǒng)、高分子有機(jī)污染物（一般使用污泥或植物液體）入口、高能氧微氣泡曝氣系統(tǒng)、微生物菌劑投放口等。

參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法的流程示意圖。本發(fā)明方法大致包括以下幾個(gè)方面。一、工程微生物的倍增過(guò)程：111、工程微生物輸入至培育容器；112、提供光照；113、光照經(jīng)光催化劑轉(zhuǎn)換；114、提供生物能；115、獲取該生物能，微生物繁育；116、工程微生物倍增；117、倍增至設(shè)定程度，可以將工程微生物輸出。二、養(yǎng)分的供給過(guò)程：121、高分子有機(jī)物輸入；122、提供光照；123、光照經(jīng)光催化劑轉(zhuǎn)換；124、提供化學(xué)能；125、獲取該化學(xué)能，有機(jī)物分解；126、有機(jī)物轉(zhuǎn)換為小分子有機(jī)物，以供給工程微生物養(yǎng)分。三、氧氣的供給過(guò)程：131、高能氧微氣泡；132、曝氣，為工程微生物輸?shù)纳L(zhǎng)提供必要的氧氣，為有機(jī)物分解提供必要的氧氣。值得一提的是，在本實(shí)施例中，步驟112的光照與步驟122的光照是采用同一光源實(shí)現(xiàn)，步驟113的光催化劑與步驟123的光催化劑是混在一起的，與前述的同一光源相配合。

參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明裝置20包括：光源201，光催化劑202，連接管203，高分子有機(jī)物進(jìn)入管204，高能氧微氣泡發(fā)生器205，曝氣池206，氧氣流量計(jì)208，富氧水輸入管209，箱體外殼210，透明筒體211，以及微生物排放口212。值得一提的是，在冬季使用時(shí)，可以在該裝置中加入蒸氣加熱或電加熱單元207，以提高裝置內(nèi)水溫達(dá)到15℃以上，保持微生物的活性和溶解氧的活性。

本發(fā)明裝置的工作原理大致包括：首先點(diǎn)亮光源201，箱體外殼210的內(nèi)表面采用鏡面材料制作，以反射光；將高分子有機(jī)物（消除了土著菌微生物的污泥或者植物液體材料）和工程微生物從高分子有機(jī)物進(jìn)入管204輸入到高能氧微氣泡曝氣池206中；同時(shí)通過(guò)高能氧微氣泡發(fā)生器205通過(guò)連接管203從透明筒體211抽取清水，向曝氣池206中輸入高能氧微氣泡，輸入的氧氣量由氧氣流量計(jì)208計(jì)量；含有高分子有機(jī)物和工程微生物的富氧水經(jīng)過(guò)富氧水輸入管209進(jìn)入透明筒體211中；在透明筒體211中，在光照的條件下，光催化劑202將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和生物能，高分子有機(jī)物在化學(xué)能和高能氧微氣泡的作用下快速氧化降解，少部分分解消除，大部分分解成小分子有機(jī)物，供應(yīng)微生物繁育使用；工程微生物在生物能和高能氧微氣泡的作用下，從小分子有機(jī)物中吸收營(yíng)養(yǎng)，快速繁育，形成工程微生物倍增效應(yīng)；倍增工程微生物通過(guò)倍增微生物排放口212排放到指定的區(qū)域（如污水處理生化池）中，發(fā)揮微生物氧化降解作用。通過(guò)本發(fā)明裝置，可以快速得到倍增微生物。

本發(fā)明的利用光能轉(zhuǎn)換快速培養(yǎng)微生物的方法及裝置，通過(guò)巧妙地將有機(jī)物、微生物與水及活性氧的充分混合，再利用光催化劑將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能供有機(jī)物分解用，分解的有機(jī)物為微生物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，并且利用光催化劑將光能轉(zhuǎn)換為生物能來(lái)供微生物生長(zhǎng)用，可以實(shí)現(xiàn)微生物的高效、快速培育，有利于將工程微生物在諸如污水處理方面的應(yīng)用。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以對(duì)上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。