一种移动式野外太阳能微生物修复系统的制作方法

1.本发明涉及污染土壤修复技术领域，特别涉及一种移动式野外太阳能微生物修复系统。


背景技术：

2.受污染的土壤常用的修复方法主要有植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复等，其中对重金属污染土壤工程中应用较多的是固化/稳定化技术，但其修复效果的长期稳定性难以保证，并且成本较高，采用微生物修复具有处理费用低、二次污染风险低、效率高等优点，近年来受到从业人员的广泛关注并开展了大量研究。在修复受重金属污染土壤时，通常使用生物矿化的方式对其进行修复，利用微生物与土壤中的重金属发生氧化-还原作用，使部分重金属从高毒性的形态转化为低毒性形态，同时利用微生物代谢产物(硫离子、磷酸根离子及碳酸根离子)与金属离子发生沉淀反应，使有毒有害的金属元素转化为无毒或低毒金属沉淀物。
3.但是目前由于此类微生物(例如硫酸盐还原菌、希瓦氏菌)通常为严格厌氧微生物，培养条件苛刻，直接投放至土壤及地下水中易受到环境影响，微生物存活率不高，现有的土壤微生物修复技术采用固定地点培养、远距离投加的方式，因此工程化应用受到限制，通常此类项目位于偏远山区，设备安装复杂和能源供应不方便，导致设备的运输、组装、供电均受到不同程度制约。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种移动式野外太阳能微生物修复系统，利用该修复系统培养复合微生物投加至受重金属污染的土壤及地下水中，可有效矿化重金属，降低重金属的浸出量，达到修复土壤的效果。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种移动式野外太阳能微生物修复系统，该修复系统包括微生物培养模块、太阳能发电模块和车载移动模块，所述微生物培养模块、太阳能发电模块均安装在车载移动模块上，所述微生物培养模块与太阳能发电模块电气连接，所述太阳能发电模块为微生物培养模块提供电能；
6.所述微生物培养模块包括药剂储罐、菌剂储罐、菌液混合罐和菌液培养仓，所述药剂储罐的出料端通过连接管道与菌液混合罐顶部的进料端连通，在药剂储罐的出料端与菌液混合罐顶部之间的连接管道上设置有药剂计量泵，所述菌剂储罐的出料端通过连接管道与菌液混合罐顶部的进料端连通，在菌剂储罐的出料端与菌液混合罐顶部之间的连接管道上设置有菌剂计量泵，所述菌液混合罐底部一侧设置有进水口，所述菌液混合罐底部的出料端通过连接管道与菌液培养仓的进料端连接，在菌液混合罐与菌液培养仓的连接管道上设置有菌液泵，所述菌液培养仓底部一侧设置有出料口，所述太阳能发电模块的供电端分别与药剂计量泵、菌剂计量泵和菌液泵电气连接。
7.进一步地，所述菌液混合罐的进水口通过连接管道连接有进水泵，所述菌液混合
罐内部设置有搅拌装置，所述菌液培养仓底部的内侧仓壁上设置有加热装置，所述菌液培养仓的出料口通过连接管道连接有注液泵。
8.进一步地，所述车载移动模块包括可拆卸的半挂车头和车厢，所述太阳能发电模块设置在车厢顶部，所述药剂储罐、菌剂储罐、菌液混合罐和菌液培养仓均设置在车厢内部，所述进水泵和注液泵设置在车厢底部外侧壁上。
9.进一步地，所述车厢底部的前端两侧对称设置有伸缩支撑装置。
10.一种上述任一项所述的一种移动式野外太阳能微生物修复系统的微生物培养方法，包括以下步骤：
11.步骤一：通过车载移动模块将微生物培养模块和太阳能发电模块运往野外生物修复目的地之前，在药剂储罐内储存足量的微生物浓缩培养液，在菌剂储罐内储存足量的微生物菌群母液；
12.步骤二：本修复系统运至指定目的地后，现场通过软水管将清水定量通入到菌液混合罐中，同时将药剂储罐内的微生物浓缩培养液、菌剂储罐内的微生物菌群母液定量通入到菌液混合罐中；
13.步骤三：对加入到菌液混合罐内的清水、微生物浓缩培养液和菌剂储罐进行搅拌，搅拌时间为10分钟以上，混合均匀得到微生物混合液；
14.步骤四：将菌液混合罐中得到微生物混合液通入到菌液培养仓内进行扩大培养，培养温度为25-35℃，厌氧条件下静置培养2-5天，得到复合微生物。
15.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
16.1、该修复系统包括微生物培养模块、太阳能发电模块和车载移动模块，所述微生物培养模块、太阳能发电模块均安装在车载移动模块上，所述太阳能发电模块为该修复系统提供电能，微生物培养模块进行扩大培养微生物，微生物培养模块设置在车载移动模块内移动培养，运送到目的地再将培养得到的复合微生物投加到污染土壤及地下水中对其进行修复，本发明的修复系统采用太阳能发电方式作为电力来源，将微生物培养模块、太阳能发电模块、车载移动模块有机结合，实现了微生物培养、投加的可移动性，本修复系统可适应大部分偏远山区场地的受污染土壤修复工作；
17.2、本发明的修复系统通过太阳能发电模块提供电能，可适应大部分受供电制约的偏远山区场地，节约人力成本，采用太阳能的清洁能源，响应了节能环保的社会需求；
18.3、综上所述，本发明的修复系统将微生物培养模块、太阳能发电模块、车载移动模块有机结合，实现了微生物培养、投加的可移动性，解决在大部分偏远山区场地开展土壤修复工作时，设备的运输、组装、供电均受到制约的问题，减少了设备安拆时间、费用和人力物力。
附图说明
19.图1为本发明的主视图。
20.图2为本发明的俯视图。
21.图3为本发明的后视图。
22.图中：1-半挂车头、2-车厢、3-太阳能发电模块、4-进水泵、5-药剂储罐、6-药剂计量泵、7-菌剂储罐、8-菌剂计量泵、9-菌液混合罐、10-搅拌装置、11-菌液泵、12-菌液培养
仓、13-加热装置、14-注液泵、15-蓄电池、16-伸缩支撑装置。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.本发明提供一种移动式野外太阳能微生物修复系统，该修复系统包括微生物培养模块、太阳能发电模块和车载移动模块，所述微生物培养模块、太阳能发电模块均安装在车载移动模块上，所述太阳能发电模块为微生物培养模块提供电能，该修复系统通过车载移动模块运送到目的地，车载移动系统内设置微生物培养模块进行扩大培养复合微生物，再通过喷洒或原位注入的方式将复合微生物投加到污染土壤及地下水中对其进行修复，本发明的修复系统采用太阳能发电方式作为电力来源，将微生物培养模块、太阳能发电模块、车载移动模块有机结合，实现了微生物培养、投加的可移动性，同时可适应大部分受供电制约的偏远山区场地，使设备的运输、组装、供电均不受到制约。
26.如图1-3所示，所述微生物培养模块包括药剂储罐5、菌剂储罐7、菌液混合罐9和菌液培养仓12，药剂储罐5用于储存微生物培养浓缩液，菌剂储罐7用于储存微生物菌群母液，该微生物菌群为可用于修复金属污染土壤或地下水的微生物菌体，如硫酸盐还原菌、希瓦氏菌等，所述药剂储罐5、菌剂储罐7的出料端分别通过连接管道与菌液混合罐9顶部的进料端连通，在药剂储罐5的出料端与菌液混合罐9顶部之间的连接管道上设置有药剂计量泵6，所述菌剂储罐7的出料端通过连接管道与菌液混合罐9顶部的进料端连通，在菌剂储罐7的出料端与菌液混合罐9顶部之间的连接管道上设置有菌剂计量泵8，将菌液混合罐9中的微生物混合物通入菌液培养仓12中扩大培养成复合微生物，所述菌液混合罐9底部一侧设置有进水口，所述菌液混合罐9底部的出料端通过连接管道与菌液培养仓12的进料端连接，在菌液混合罐9与菌液培养仓12的连接管道上设置有菌液泵，所述菌液培养仓12底部一侧设置有出料口，所述太阳能发电模块3的供电端分别与药剂计量泵6、菌剂计量泵8和菌液泵11电气连接，微生物培养模块的药剂计量泵6、菌剂计量泵8和菌液泵11通过太阳能发电模块3产生的电能驱动，微生物培养模块培养好复合微生物后，菌液培养仓12内的复合微生物通过出料口排出，投加到污染土壤及地下水中。
27.进一步地，所述菌液混合罐9的进水口通过连接管道连接有进水泵4，进水泵4通过软管将清水泵入菌液混合罐9中，所述菌液混合罐9内部设置有搅拌装置10，搅拌装置10对菌液混合罐9中的的物料进行搅拌使其混合均匀，在菌液混合罐9与菌液培养仓12的连接管道上设置有菌液泵11，菌液混合罐9中的微生物混合液通过菌液泵11泵入菌液培养仓12中，所述菌液培养仓12底部的内侧仓壁上设置有加热装置13，通过设置加热装置13加热，使菌液培养仓12内部温度保持在适宜微生物培养的温度内。
28.所述车载移动模块包括可拆卸的半挂车头1和车厢2，所述太阳能发电模块3设置在车厢2顶部，所述药剂储罐5、菌剂储罐7、菌液混合罐9和菌液培养仓12均设置在车厢2内部，所述进水泵4和注液泵14设置在车厢2底部外侧壁上；通过设置可拆卸连接的半挂车头1和车厢2，半挂车头1通过牵引销连接车厢2，由半挂车头1牵引至目的地，通过设置在车厢2
内部的药剂储罐5、菌剂储罐7、菌液混合罐9、菌液培养仓12实现了微生物培养、投放的可移动性，太阳能发电模块3安装在车厢2顶部，可最大程度收集太阳能并转化为电能，通过在车厢2底部外侧壁上设置进水泵4和注液泵14，进水泵4的进水端外接清水通入菌液混合罐9，注液泵14的出液端通过注液泵14将复合微生物投加到受污染的土壤。
29.进一步地，所述太阳能发电模块3的供电端分别与进水泵4、搅拌装置10、加热装置13和注液泵14电气连接，本发明的太阳能发电模块3为微生物培养模块提供电能，通过电能驱动微生物培养模块的设备工作，所述太阳能发电模块3分别与药剂计量泵6、菌剂计量泵8、菌液泵11、进水泵4、搅拌装置10、加热装置13和注液泵14电气连接，太阳能发电模块3提供电能实现微生物培养模块设备的电气控制，保证药剂计量泵6、菌剂计量泵8、进水泵4、搅拌装置10、菌液泵11、加热装置13和注液泵14正常运行，可适应大部分受供电制约的偏远山区场地，采用电气控制进行微生物培养模块的流量、时间、温度等参数的监控和调整，节约人力成本；
30.所述太阳能发电模块3包括安装在车载移动模块顶部的太阳能电池板，该太阳能电池板为可展开式太阳能电池板，在天气恶劣或其他不工作的情况下能折叠收纳起来，以保护太阳能电池板的内部结构，延长太阳能电池板的使用寿命，同时方便车载移动模块的行进，需要进行太阳能发电时再展开太阳能电池板开始工作；所述太阳能发电模块3还连接有蓄电池15，所述蓄电池15设置在车厢2内部，通过太阳能电池板电气连接蓄电池15，该太阳能电池板产生的电能可储存至蓄电池15中备用，使资源得到更好的利用。
31.进一步地，车厢2拆卸分离半挂车头1后可独立运行，所述车厢2底部的前端两侧设置有伸缩支撑装置16，车厢2由半挂车头1运送至指定地点后，将两侧伸缩支撑装置16伸长使车厢2稳定地支撑在地面上，进而脱离半挂车头1独立运行。
32.上述的修复系统的微生物培养方法，包括以下步骤：
33.步骤一：在本修复系统运往现场之前，往药剂储罐5内加入足量的微生物浓缩培养液，往菌剂储罐7内加入足量的微生物菌群母液；本步骤中，在运往修复现场之前药剂储罐5内加入足量的微生物浓缩培养液储存，往菌剂储罐7内加入足量的微生物菌群母液储存，微生物菌群母液可为硫酸盐还原菌、希瓦氏菌等矿化微生物菌体，该矿化微生物菌体在该菌剂储罐7可进行4℃冷藏，使其可维持活性3～4个月，所述微生物浓缩培养液为矿化微生物菌体扩大培养所需要的营养液，通过车载移动模块再将药剂储罐5和菌剂储罐7运往修复现场实现微生物移动培养；
34.步骤二：本修复系统运至指定目的地后，现场通过软水管将清水定量通入到菌液混合罐9中，同时将药剂储罐5内的微生物浓缩培养液、菌剂储罐7内的微生物菌群母液定量通入到菌液混合罐9中；
35.本步骤中，清水先通入进水泵4的进水端，通过启动进水泵4将清水定量泵入菌液混合罐9中，同时启动药剂计量泵6、菌剂计量泵8，将微生物浓缩培养液、微生物菌群母液定量泵入菌液混合罐9中，将清水通入到菌液混合罐9中稀释罐中的微生物混合液，通过将清水、微生物浓缩培养液、微生物菌群母液三者按比例定量通入菌液混合罐9以达到微生物菌群培养所需的适宜浓度；
36.步骤三：对加入到菌液混合罐9内的清水、微生物浓缩培养液和微生物菌群母液进行搅拌，搅拌时间为10分钟以上，混合均匀得到微生物混合液；本步骤中，通过启动菌液混
合罐9内的搅拌装置10对物料进行搅拌，搅拌均匀后停止搅拌，通过对菌液混合罐9内的清水、微生物浓缩培养液和微生物菌群母液进行搅拌，使微生物菌群母液与微生物浓缩培养液充分接触进行繁殖，提高微生物培养的效率；
37.步骤四：将菌液混合罐9中得到微生物混合液通入到菌液培养仓12内进行扩大培养，培养温度为25-30℃，厌氧条件下静置培养2-5天，得到复合微生物；
38.本步骤中，通过启动菌液泵11将菌液混合罐9中的微生物混合液注泵入菌液培养仓12内，微生物培养期间通过加热装置13保持菌液培养仓12内的温度稳定，当菌液培养仓12内温度低于设定的培养温度时，启动加热装置13进行加热，达到培养温度后停止加热，通过设置加热装置13对菌液培养仓12内加热，使菌液培养仓12内的温度在25-30℃范围内，在25-30℃下为适宜微生物繁殖的温度，进一步提高了微生物培养的速率。
39.本发明的微生物培养模块运用上述步骤进行微生物扩大培养，太阳能发电模块产生的电能驱动微生物培养模块的设备工作，通过电气控制保证微生物培养模块中药剂计量泵6、菌剂计量泵8、进水泵4、搅拌装置10、菌液泵11、加热装置13和注液泵14正常运行，以满足微生物培养的条件，通过电气控制实现对微生物培养模块的各项参数进行监控和调整，节约人力成本。
40.在微生物扩大培养完成后，将喷洒或注入装置连接注液泵14的出水端，启动与微生物培养仓12连接的注液泵14，将微生物培养仓12内培养好的复合微生物喷洒或注入至指定区域的土壤或地下水中，复合微生物渗入受重金属污染的土壤或地下水中进行修复。
41.综上所述，本发明的一种移动式野外太阳能微生物修复系统，解决在大部分偏远山区场地开展土壤修复工作时，设备的运输、组装、供电均受到制约的问题，将太阳能发电模块、微生物培养模块、车载移动模块有机结合，实现了微生物培养、投加的可移动性，同时采用太阳能转化为电能的清洁能源适应大部分偏远山区场地，减少了设备安拆时间、费用，响应了节能环保的社会需求。
42.以上所述实施例未详尽描述之处均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，尽管已经示出和描述了本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。