一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备的制作方法

1.本实用新型属于土壤修复领域，具体涉及一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备。
2.该设备不仅能够应用于矿区土壤重金属污染治理，还能应用于现有农田化肥使用导致的污染物超标，也能应用到其他可以用微生物方法治理的污染场地，应用面非常广。


背景技术：

3.现有的土壤修复所需的微生物菌剂接种多通过喷洒菌粉或菌液等方式进行，且多为人工操作，难以实现微生物菌剂培养条件与喷淋强度的精准控制与远程连续动态监测，且劳动强度一般较大，需要提供的人工成本较高。
4.同时，由于不同地区污染土壤污染物浓度、环境条件等情况差异巨大等原因，传统微生物扩大培养与喷淋很难控制相关参数，可操作性较低。
5.因此，亟需一种可以实现微生物菌剂现场制备与可控喷淋的设备与技术。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型提供一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，该设备可避免大量微生物菌剂长途运输所产生的成本与质量控制、操作人员劳动强度过大等问题产生，并实现微生物菌剂扩大培养参数控制、喷淋强度时间等参数智能控制与连续动态监测。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，由一箱体、一自动化控制装置和一曝气装置组成；
8.其中，该箱体呈长方体，该箱体内部设有一垂直隔板和一水平隔板，该垂直隔板将该箱体沿长轴方向分隔成一大空间和一小空间，其中，该大空间为大培养箱；该小空间通过该水平隔板将该小空间分隔为一上空间和一下空间，该上空间为小培养箱；
9.该自动化控制装置位于该箱体外侧，且位于该箱体的小空间一端，该自动化控制装置含有两个电源输入端，多个信号输入端和多个信号输出端；
10.该箱体的外壁、该垂直隔板和该水平隔板均为双层碳钢板，并在该双层碳钢板间填设有保温材料，形成保温夹层；
11.该大培养箱设有垂直设置的复数个第一搅拌装置，该复数个第一搅拌装置沿该大培养箱中部沿长轴方向均匀排列；该第一搅拌装置由第一步进电机、第一搅拌杆和第一搅拌叶轮组成；该第一步进电机位于该大培养箱顶部外侧，通过穿入该大培养箱内的第一搅拌杆与第一搅拌叶轮连接；该第一搅拌叶轮位于该大培养箱的中部；复数个该第一步进电机通过导线并联后与该自动化控制装置的其中一个该信号输出端连接；
12.该大培养箱内的中上部还设有一第一温度测定单元、一第一溶解氧测定单元、一第一浊度测定单元、一第一电位测定单元和一第一ph测定单元；该第一温度测定单元、该第
一溶解氧测定单元、该第一浊度测定单元、该第一电位测定单元和该第一ph测定单元分别通过导线与该自动化控制装置的不同信号输入端连接；该大培养箱内底部设有第一加热装置，该第一加热装置一端通过导线与该自动化控制装置的与该第一温度测定单元连接的该信号输入端对应的该信号输出端连接；
13.该大培养箱的顶部设有一第一注液口；
14.该小培养箱设有垂直设置的一第二搅拌装置；该第二搅拌装置由第二步进电机、第二搅拌杆和第二搅拌叶轮组成；该第二步进电机位于该小培养箱顶部外侧，通过穿入该小培养箱内的第二搅拌杆与第二搅拌叶轮连接；该第二搅拌叶轮位于该小培养箱的中部；该第二步进电机通过导线与该自动化控制装置的其中一个该信号输出端连接；
15.该小培养箱内的中上部还设有一第二温度测定单元、一第二溶解氧测定单元、一第二浊度测定单元、一第二电位测定单元和一第二ph测定单元；该第二温度测定单元、该第二溶解氧测定单元、该第二浊度测定单元、该第二电位测定单元和该第二ph测定单元分别通过导线与该自动化控制装置的不同信号输入端连接；该小培养箱内底部设有第二加热装置，该第二加热装置一端通过导线与该自动化控制装置的与该第二温度测定单元连接的该信号输入端对应的该信号输出端连接；
16.该小培养箱的顶部设有一第二注液口；
17.该曝气装置由空气压缩机、通气总管、第一分支通气管、第二分支通气管、第一气泡扩散器和第二气泡扩散器组成；其中，该空气压缩机位于该箱体外侧，且位于该箱体的小空间一端；该通气总管一端与空气压缩机连接，该通气总管另一端在该箱体外侧与第一分支通气管和第二分支通气管连接；该第一分支通气管穿过该箱体的外壁并通过该箱体的下空间后穿入大培养箱内底部，然后与位于大培养箱内底部的第一气泡扩散器连接；该第二分支通气管穿过该箱体的外壁进入小培养箱内底部，然后与位于小培养箱内底部的第二气泡扩散器连接；该空气压缩机通过导线与自动化控制装置的其中一个该信号输出端连接；该第一分支通气管上设有一第一电磁阀，该第二分支通气管上设有一第二电磁阀；
18.该大培养箱和该小培养箱之间的靠近小培养箱下部的垂直隔板上穿设有连通管，该连通管位于大培养箱侧设有一第三电磁阀；该大培养箱的一端的外壁下部设有一或多个排液管，每个该排液管位于箱体外侧部分均设有一第四电磁阀；
19.该第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀分别通过导线与该自动化控制装置的不同信号输出端连接。
20.更进一步地，所述第一温度测定单元为温度传感器；所述第一溶解氧测定单元为溶解氧测定探头，所述第一浊度测定单元为浊度计，所述第一电位测定单元为电位计，所述第一ph测定单元为ph计。
21.更进一步地，所述第二温度测定单元为温度传感器；所述第二溶解氧测定单元为溶解氧测定探头，所述第二浊度测定单元为浊度计，所述第二电位测定单元为电位计，所述第二ph测定单元为ph计。
22.更进一步地，所述第一气泡扩散器为微孔曝气盘或管状曝气装置，所述第二气泡扩散器为微孔曝气盘或管状曝气装置。
23.更进一步地，所述管状曝气装置为曝气管。
24.更进一步地，所述第一加热装置为电加热装置，所述第二加热装置为电加热装置。
25.更进一步地，所述保温材料为聚苯乙烯泡沫。
26.更进一步地，所述通气总管、第一分支通气管、第二分支通气管、连通管、排液管采用聚氯乙烯pvc管，所述通气总管、第一分支通气管、第二分支通气管、排液管位于箱体外的部分包裹保温棉，用于防冻。
27.更进一步地，所述的自动化控制装置为可编程逻辑控制装置(plc)。
28.更进一步地，所述可编程逻辑控制装置还包含远程信号传输模块，用于远程连接pc或app，实现菌剂制备与喷淋过程的远程管理与监控。
29.本实用新型提供的可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，该集成设备按照微生物初次放大培养，微生物再次放大培养设置分区为小培养箱和大培养箱，并在两个培养箱中均设置用于监控温度、溶解氧、浊度、ph值、电位的测定单元，通过自动化控制装置与加热、曝气、搅拌、电磁阀等设备相连接。各传感器得到相关参数后，将检测结果上传给自动化控制装置。自动化控制装置能够根据菌液指标自动启动加热、曝气、搅拌、电磁阀等设备，为微生物菌剂的扩大培养维持最佳培养条件。同时，将扩大培养完成的菌剂及时地输送至排液管，并智能控制调节排液方式、排液量和排液周期等参数。
30.本实用新型的设备实现了微生物菌剂扩大培养参数控制、喷淋强度时间等参数智能控制等目标。
31.本实用新型的有益效果在于：
32.本实用新型提供一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，该设备能够对微生物菌剂现场连续制备进行智能化控制和连续动态监测，减少了大量微生物菌剂长途运输的成本，同时也控制了微生物菌剂的扩大培养质量；该设备能够对微生物菌剂喷淋的布液方式、布液量和布液周期等参数进行智能化精准控制。该设备不仅能够应用于矿区土壤重金属污染治理，还能应用于现有农田化肥使用导致的污染物超标，也能应用到其他可以用微生物方法治理的污染场地，应用面非常广，是现有微生物菌剂制备与喷淋技术的升级技术。
附图说明
33.图1为本实用新型提供的可移动式微生物菌剂现场制备与可控喷淋智能装备的一优选实施例的结构示意图。
34.图2为图1中a处的局部放大图。
35.图3为图1中b处的局部放大图
36.图4为本实用新型提供的提供的可移动式微生物菌剂现场制备与可控喷淋智能装备的控制图。
具体实施方式
37.下面结合附图及具体实施例详细介绍本实用新型，但以下的实施例仅限于解释本实用新型，本实用新型的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
38.请参阅图1-3所示，为本实用新型的一种可移动式微生物菌剂现场制备与可控喷淋智能装备的一优选实施例，该装备属于撬装式设计，也就是所有设备集成在一起，在使用时可以整体运输到使用场地，集成总体积在60m3以上，本实施例中该装备包括2m3的小培养
箱和60m3的大培养箱。
39.本实用新型提供一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，由一箱体1、一自动化控制装置2和一曝气装置3组成；
40.其中，该箱体1呈长方体，该箱体内部设有一垂直隔板11和一水平隔板12，该垂直隔板11将该箱体1分隔成一大空间和一小空间，其中，该大空间为大培养箱4；该小空间通过该水平隔板将该小空间分隔为一上空间和一下空间，该上空间为小培养箱5。该小培养箱用于微生物初次放大培养功能，该大培养箱用于微生物再次放大培养功能。
41.该箱体的外壁、该垂直隔板11和该水平隔板12均为双层碳钢板，并在该双层碳钢板间填设有保温材料，形成保温夹层；在本实施例中保温材料为聚苯乙烯泡沫，厚度为50mm。该箱体内壁还可涂防腐蚀无毒涂料。
42.该大培养箱4设有垂直设置的复数个第一搅拌装置41；该第一搅拌装置由第一步进电机411、第一搅拌杆412和第一搅拌叶轮413组成；该第一步进电机411位于该大培养箱4顶部外侧，通过穿入该大培养箱4内的第一搅拌杆412与第一搅拌叶轮413连接；该第一搅拌叶轮413位于该大培养箱的中部。
43.该大培养箱内的中上部还设有一第一温度测定单元42、一第一溶解氧测定单元43、一第一浊度测定单元44、一第一电位测定单元45和一第一ph测定单元46，如图2所示。该大培养箱内底部设有第一加热装置47。该大培养箱的顶部设有一第一注液口48，本实施例中第一温度测定单元42为温度传感器；第一溶解氧测定单元43为溶解氧测定探头，第一浊度测定单元44为浊度计，第一电位测定单元45为电位计，所述第一ph测定单元46为ph计，第一加热装置47为电加热装置，如电加热管。
44.该小培养箱5设有垂直设置的一第二搅拌装置51；该第二搅拌装置51由第二步进电机511、第二搅拌杆512和第二搅拌叶轮513组成；该第二步进电机511位于该小培养箱5顶部外侧，通过穿入该小培养箱5内的第二搅拌杆512与第二搅拌叶轮513连接；该第二搅拌叶轮513位于该小培养箱5的中部。
45.该小培养箱5内的中上部还设有一第二温度测定单元52、一第二溶解氧测定单元53、一第二浊度测定单元54、一第二电位测定单元55和一第二ph测定单元56，如图3所示。该小培养箱内底部设有第二加热装置57。该小培养箱的顶部设有一第二注液口58。本实施例中第二温度测定单元52为温度传感器；第二溶解氧测定单元53为溶解氧测定探头，第二浊度测定单元54为浊度计，第二电位测定单元55为电位计，第二ph测定单元56为ph计，第二加热装置57为电加热装置，如电加热管。
46.该曝气装置3由空气压缩机31、通气总管32、第一分支通气管33、第二分支通气管34、第一气泡扩散器35和第二气泡扩散器36组成；其中，该空气压缩机31位于该箱体1外侧，且位于该箱体1的小空间一端；该通气总管32一端与空气压缩机31连接，该通气总管32另一端在该箱体1外侧与第一分支通气管33和第二分支通气管34连接；该第一分支通气管33穿过该箱体1的外壁并通过该箱体1的下空间后穿入大培养箱4内底部，然后与位于大培养箱4内底部的第一气泡扩散器35连接；该第二分支通气管34穿过该箱体1的外壁进入小培养箱5内底部，然后与位于小培养箱5内底部的第二气泡扩散器36连接。该第一分支通气管33上设有一第一电磁阀81，该第二分支通气管34上设有一第二电磁阀82，本实施例中第一气泡扩散器35为曝气管，第二气泡扩散器36为曝气管。
47.该大培养箱4和该小培养箱5之间的靠近小培养箱5下部的垂直隔板11上穿设有连通管6，该连通管6位于大培养箱4侧设有一第三电磁阀83；该大培养箱4的一端的外壁下部设有一或多个排液管7，每个该排液管位于箱体外侧部分均设有一第四电磁阀84；在本实施例中仅显示一个排液管7，该排液管可以沿大培养箱4的侧壁设置多个，主要是根据大培养箱容积以及排液量要求来确定排液管数量。
48.所述通气总管、第一分支通气管、第二分支通气管、连通管、排液管采用聚氯乙烯pvc管，所述通气总管、第一分支通气管、第二分支通气管、排液管位于箱体外的部分包裹保温棉，用于防冻。
49.该自动化控制装置2位于该箱体1外侧，且位于该箱体1的小空间一端，该自动化控制装置2含有两个电源输入端，多个信号输入端和多个信号输出端，该信号输入端与该信号输出端对应存在；
50.如图4所示为本实施例中该自动化控制装置2为可编程逻辑控制装置，如一自动化控制器，该自动化控制器的电源输入端y1和y2分别与蓄电池或外接电源的两极连接，本实施例中以蓄电池供电为例。
51.复数个该第一步进电机411通过导线并联后与该自动化控制装置的信号输出端y3连接；
52.该第一温度测定单元42、该第一溶解氧测定单元43、该第一浊度测定单元44、该第一电位测定单元45和该第一ph测定单元46分别通过导线与该自动化控制装置的信号输入端y12、y13、y14、y15、y16连接；该第一加热装置47一端通过导线与该自动化控制装置的与该第一温度测定单元42连接的信号输入端y12对应的信号输出端y4连接；
53.该第二步进电机511通过导线与该自动化控制装置的信号输出端y5连接；
54.该第二温度测定单元52、该第二溶解氧测定单元53、该第二浊度测定单元54、该第二电位测定单元55和该第二ph测定单元56分别通过导线与该自动化控制装置的信号输入端y17、y18、y19、y20、y21连接；该第二加热装置57一端通过导线与该自动化控制装置的与该第二温度测定单元52连接的信号输入端y17对应的信号输出端y6连接；
55.该空气压缩机31通过导线与自动化控制装置的信号输出端y7连接；
56.该第一电磁阀81、第二电磁阀82、第三电磁阀83、第四电磁阀84分别通过导线与该自动化控制装置的信号输出端y8、y9、y10、y11连接。
57.在本实施例中自动化控制装置2还可包含远程信号传输模块，用于远程连接pc或app便于电脑、手机等设备远程操作，便于操作者不在设备周围时仍能得知设备运行情况，从而实现远程动态监测。
58.本实用新型提供的可移动式微生物菌剂现场制备与可控喷淋智能装备的具体操作过程如下：
59.1.通过第二注液口向小培养箱中加入水和营养物质，开启第二搅拌装置搅拌均匀后再通过第二注液口投入菌种；然后通过第二温度测定单元、第二溶解氧测定单元、第二浊度测定单元、第二电位测定单元和第二ph测定单元感知各培养条件参数，随后自动化控制装置根据各项实时参数调节曝气、加热、搅拌等元件。具体地，当温度传感器测量温度后，自动化控制装置判断温度是否过低，并确定是否开启第二加热装置；当温度达到所需温度时，温度传感器将信号传输至自动化控制装置，自动化控制装置关闭第二加热装置或调节第二
加热装置功率。当第二溶解氧测定单元测量菌液中溶解氧后，将信号传输至自动化控制装置，自动化控制装置根据溶解氧浓度是否达到预设值开关空气压缩机或调解空气压缩机功率，并打开第二电磁阀，使空气通过第二曝气装置进入小培养箱。此处曝气有两个作用，其一是为培养液提供充足的溶解氧，其二是促进培养液上下流动而促进上下部菌液浓度和温度保持相对均衡。当物料投入小培养箱后，即开启第二搅拌装置，第二浊度测定单元将菌液浊度信号实时地传输给自动化控制装置，当菌液浊度达到预设值时，表示培养已完成，自动化控制装置开启第三电磁阀，菌液从小培养箱自动流入大培养箱，初次扩大培养完成。
60.大培养箱的工作过程与小培养箱类似，有两点不同：其一，当小培养箱中菌液流入大培养箱中时，关闭大小培养箱之间的第三电磁阀，通过第一注液口在大培养箱中加入水和营养物质，开始二次扩大培养；其二，当大培养箱中菌液浊度达到预设值时，二次扩大培养完成，自动化控制装置根据后续布液的需要调节第四电磁阀，从而控制菌液从排液管流出的流量的大小。
61.大小培养箱的连通管道设置于培养箱底部以上适当位置。当小培养箱中的菌液初次扩大培养完成后，菌液大部分流入大培养箱，小培养箱底部仍留有少量菌液，这样可以继续加入水和营养物质继续在小培养箱中进行扩大培养，从而实现初次扩大培养和二次扩大培养的同步连续制备。
62.本实用新型提供一种可移动式微生物菌剂现场连续制备与可控喷淋智能化集成设备，该设备能够对微生物菌剂现场连续制备进行智能化控制和连续动态监测，减少了大量微生物菌剂长途运输的成本和操作人员的劳动强度，同时也控制了微生物菌剂的扩大培养质量；该设备能够对微生物菌剂喷淋的布液方式、布液量和布液周期等参数进行智能化精准控制。保持微生物菌剂的培养与施加参数处于一个相对可控的状态。该设备能够更好地控制各种参数以便于更好地解决土壤污染问题，是现有微生物菌剂制备与喷淋技术的升级技术。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对以上实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。