一种微生物固化淤泥工程搅拌装置的制作方法

1.本实用新型涉及淤泥处理的技术领域，尤其涉及一种微生物固化淤泥工程搅拌装置。


背景技术：

2.在河道改善工程和市政工程中，总会形成大量的清淤污泥。这些淤泥有着较高的含水量，没有很高的强度，不能直接用作工程土壤，这不仅破坏着倾倒点周围的环境，并且会占用大面积土地资源，需要进行处理。与此同时，如遇下雨，很可能将污泥冲刷到附近的河流，形成二次污染。
3.除此之外，例如低洼的填埋场、堤防加固、道路施工以及填海工程，需要大量具有良好工程性质的充填土壤，其中大部分是通过采砂和砂砾获得的，在一定程度上会消耗资源。充分利用好河道清淤底泥在处理改良后的特性也显得尤为重要，要做到这些则需要选择最优的技术和设备加以实施。
4.微生物淤泥固化是一种新型淤泥和再生利用的处理工艺，通过改变淤泥试样的环境因子(包括盐度、酸碱性、温度等)，及微生物的数量和试验运行时间等，对接种微生物后的淤泥开展固化土的压缩试验、渗透试验、强度试验以及无损检测试验(超声波、电阻率)，研究其压缩特性、渗透特性、强度特性以及土中剪切波速、电阻率变化特征，揭示微生物矿化作用对淤泥固化土的力学性能影响规律。
5.微生物淤泥固化时，需要将淤泥与微生物及培养试剂进行充分搅拌，并进行多组试验；搅拌过程中耗费大量人力和时间。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种微生物固化淤泥工程搅拌装置，在淤泥固化试验过程中，提高试验效率，节省人力，并可实现反应条件和反应环境的人为控制。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种微生物固化淤泥工程搅拌装置，包括支架部分，为整个装置提供支撑和固定，其内部安装有反应容器；投料部分，位于支架部分的一侧，用于将微生物及培养试剂加入到反应容器的内部；搅拌部分，安装在支架部分上，用于将淤泥与微生物及培养试剂充分混合；监测系统，安装在所述反应容器上，用于对反应容器内的反应环境因素进行检测，并将检测的信息发给plc控制器。
8.优选的，所述搅拌部分包括固定安装在反应容器上方的电机、与所述电机连接的搅拌器，所述反应容器的下方安装有电磁阀门，所述电磁阀门的下方安装有流量传感器；所述搅拌器位于所述反应容器内，所述电机、电磁阀门和流量传感器与所述plc控制器电连接。
9.进一步的，所述反应容器的下方设有用于盛装搅拌混合后的淤泥的模具，该模具设置于振动装置上；所述振动装置包括振动台、振动台底座、连接在所述振动台和振动台底
座之间的弹簧、以及安装在所述振动台的下表面上的振动电机。
10.优选的，所述投料部分包括用于将微生物及培养试剂加入到反应容器内部的四联蠕动泵，所述四联蠕动泵与所述plc控制器电连接。
11.优选的，所述监测系统包括与plc控制器电连接的温度传感器、ph传感器、eh电极。
12.进一步的，该微生物固化淤泥工程搅拌装置还包括：与plc控制器电连接的通风泵，通过气管与所述反应容器的加料口相连，用于在搅拌培养过程中为微生物所处环境通风，加氧；与plc控制器电连接的加热器，贴合并均布于所述反应容器的壁面，用于提高微生物所处的环境温度。
13.进一步的，所述模具的一侧设有培养箱，用于对从模具中移入的淤泥进行养护。
14.进一步的，所述支架部分由底座、多个方钢和丝杆组成。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
16.本实用新型的微生物固化淤泥工程搅拌装置的结构简单，实现淤泥固化试验过程中淤泥与微生物、试剂的自动混合搅拌，并装样到模具进行培养，节约人力，提高效率；同时减少人员对淤泥试样的接触，避免外界因素的试样的干扰，提高试验结果精确性。本实用新型利用自行研制的淤泥微生物固化反应装置，实现反应条件和反应环境的人为控制，帮助研究淤泥固化过程中环境因子及微生物淤泥固化土的力学性能影响规律。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
18.图1为本实用新型的微生物固化淤泥工程搅拌装置的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型的支架部分的结构示意图；
20.图3为本实用新型的搅拌部分的结构示意图；
21.图4为本实用新型的振动装置的结构示意图；
22.图5为本实用新型的搅拌器的结构示意图。
23.图中：1
‑
密封盖；2
‑
管道；3
‑
四联蠕动泵；4
‑
培养试剂；5
‑
plc控制器；6
‑
振动装置；7
‑
模具；8
‑
培养箱；9
‑
反应容器；10
‑
电机；11
‑
方钢a；12
‑
方钢b；13
‑
丝杆a；14
‑
方钢c；15
‑
方钢d；16
‑
丝杆b；17
‑
底座；18
‑
丝杆c；19
‑
方钢e；20
‑
方钢f；21
‑
丝杆d；22
‑
方钢g；23
‑
方钢h；24
‑
工字钢；25
‑
搅拌器；26
‑
温度传感器；27
‑
流量传感器；28
‑
电磁阀门；29
‑
ph传感器；30
‑
加料口；31
‑
振动台；32
‑
弹簧a；33
‑
弹簧b；34
‑
振动台底座；35
‑
弹簧c；36
‑
弹簧d；37
‑
振动电机；38
‑
通风泵；39
‑
加热器。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.下面参见图1～图5对本实用新型的微生物固化淤泥工程搅拌装置进行详细说明。
26.本实用新型的微生物固化淤泥工程搅拌装置主要包括支架部分、搅拌部分、投料部分、监测系统，支架部分主要由方钢、丝杆连接搭建而成，用于稳定和支撑装置，包括方钢a11、方钢b12、方钢c14、方钢d15、方钢e19、方钢f20、方钢g22、方钢h23与丝杆a13、丝杆b16、丝杆c18、丝杆d21、底座17、支脚、工字钢24，其中，丝杆a13、丝杆b16、丝杆c18、丝杆d21固定在底座17上并围成方形结构，平行设置的方钢c14和方钢e19、平行设置的方钢d15和方钢f20、平行设置的方钢b12和方钢g22、平行设置的方钢a11和方钢h23从下往上依次固定在四根丝杠上，工字钢24固定安装在方钢a11和方钢h23之间。
27.反应容器9固定在支架部分的中间位置，反应容器9由工程透明塑料组成，其顶部开口设有密封盖1，其内部反应皿的有效容积为8l，外部设置5cm厚的恒温层。
28.搅拌部分包括电机10、与电机10连接的搅拌器25，电机10固定在工字钢24的上方，搅拌器25位于反应容器9内并由电机10驱动，将淤泥与微生物及培养试剂充分混合。通过plc控制器5对电机10进行调速，带动搅拌器25，转速范围控制在0.01～1r/s，搅拌器25的扇叶中设置有透泥孔，最大限度减少因搅拌造成的微生物反应物破损。反应容器9的下部安装有电磁阀门28和流量传感器27，流量传感器27安装在电磁阀门28的下方，实现淤泥定量加入模具7，结合模具7下方的振动装置6，自动完成模具装样，然后在无菌环境下移到培养箱8内进行培养。其中，振动装置6包括振动台31、振动台底座34、连接在振动台31和振动台底座34之间的弹簧a32、弹簧b33、弹簧c35、弹簧d36、以及安装在振动台31的下表面上的振动电机37。
29.电机10、流量传感器27和电磁阀门28与plc控制器5电连接，plc控制器5可控制电机10的转速，调节搅拌速度和时间；同时可自动完成模具7的装样工作，混合后的淤泥从反应容器9的下部流出，plc控制器5接收反应容器9下部的流量传感器27的信息判断加入模具7的淤泥质量，控制电磁阀门28的开关，保证每个模具7内混合后的淤泥质量相同。
30.投料部分使用四联蠕动泵3将微生物及培养试剂4加入到反应容器9的内部，同时通过控制系统(plc控制器)自动调节四联蠕动泵3控制实际加入比例及含量。
31.监测系统用于检测培养环境和搅拌容器内的温度、ph值、湿度等信息，并与设定培养环境参数进行对比，自动进行调节。监测系统包括温度传感器26、ph传感器29、eh电极，温度传感器26和ph传感器29安装在反应容器9上，各传感器与plc控制器5的输入端连接。plc控制器5将各传感器采集到的数据与设定环境参数对比分析，控制四联蠕动泵3自动添加合适比例、含量的培养试剂4。
32.plc控制器5同时监测安置在反应容器9埋设的eh电极(测氧化还原条件值)等监测传感器，对反应环境因素进行监测，在反应过程中对四联蠕动泵3、加热器39，通风泵38等设备进行控制，对反应环境因素进行调控。
33.另外，四联蠕动泵3、培养试剂4、加料口30通过管道2相互连接，plc控制器5可以控制电机10、电磁阀门28、振动电机37、通风泵38等；模具7在振动台31上，振动台底座34和培养箱8位于底座17上。通风泵38通过气管与加料口30相连，通风过程与加料过程时间错开，搅拌培养过程中为微生物所处环境通风，加氧；加热器39贴合并均布于反应容器9的壁面，为微生物所处环境提高温度。
34.下面，参照图1至5并结合上述结构技术特征的描述，对本实用新型的微生物固化
淤泥工程搅拌装置的工作原理进行介绍：
35.反应容器9的底部开设有出料管道，通过底部的电磁阀门28控制反应物出料量，当流量传感器27检测到下料量到达设定值时，plc控制器5获取收到的信息，在输出端输出开关量信号到电磁阀门28，关闭阀门；混合后的淤泥盛入模具7内，经过振动电机37带动振动台31轻振后，通过无菌传输方式，移入培养箱8进行养护，为微生物提供适宜的无菌养护环境，淤泥在培养箱8内经过微生物的作用后，探究微生物矿化作用对淤泥固化土的力学性能影响规律。
36.plc控制器5同时通过安置在反应容器9埋设的温度传感器26、eh电极(测氧化还原条件值)、ph传感器29等监测传感器，对反应环境因素进行监测。可在反应过程中对四联蠕动泵3、加热器39、通风泵38等设备进行控制，调节加料比例、加料的量、反应过程的温度以及氧气含量等，对反应环境因素进行调控。
37.培养试剂4通过正交试验方案，将不同浓度的尿素、钙盐(醋酸钙、氯化钙、硝酸钙)和菌液注入到混合反应器中进行微生物培养，根据微生物产脲酶率，确定最佳浓度比例和添加体积比。通过plc控制器5控制蠕动泵向反应器注射溶液，进行定量抽取注射，初步设定反应温度为15℃，25℃，35℃；培养时间为8h，16h，24h，32h，40h；ph值为6，7，8，9，10；成型后，观察固化反应物的微观结构和宏观力学结果。
38.研究控制拌合物在无菌环境中的初步成型，形成适用于微生物反应物特点和符合土工试验标准的模具7，初步拟设置三种式样的模具(包括顶部开口的刚性模具、顶部和底部开口的刚性模具，以及全接触柔性模具)，模具内用土工布进行围绕，侧壁开设不同密度的通气孔，以模拟不同养护条件下淤泥固化过程，最后通过测定固化后淤泥土样的强度、压缩、渗透特性评价固化的效果。
39.以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本实用新型的包含范围之内。