申请日2017.01.24
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F11/02
摘要
一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，包括水泵、箱体和电控装置，箱体的顶部和右侧均敞口，箱体的顶部设有玻璃盖板，水泵通过水管与喷头连接，箱体的右侧设有箱门，箱门的顶部通过销轴铰接在玻璃盖板上;综上所述，本发明通过电控装置操控所有的设备，并通过温度传感器和湿度传感器实时控制蚯蚓的生长条件，最终完成蚯蚓的分解污泥作业，该设备整体设计合理，为现代化的生物处理技术提供可靠标准化的培养设备，该设备能够推广至市政污泥厂处理脱水后的污泥，不仅解决了高有机质污泥难以再利用处置的问题，还可以产生大量的易于其它生物生长利用的蚯蚓粪，本发明通过可以调控蚯蚓的生长环境，以最大化提高污泥的处理效果以及效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：包括水泵、箱体和电控装置，箱体的顶部和右侧均敞口，箱体的顶部设有玻璃盖板，玻璃盖板的底部设有喷头，水泵通过水管与喷头连接，箱体的右侧设有箱门，箱门的顶部通过销轴铰接在玻璃盖板上，箱门的右侧面设有把手，箱门底部与箱体之间通过卡扣连接，箱体上设有通风孔，箱体内设有气弹簧和实验框，气弹簧的缸体端部铰接在玻璃盖板的底面，气弹簧的活塞杆铰接在箱门的左侧，实验框放置在箱体内，实验框的顶部敞口，实验框的顶部设有自动遮光机构，实验框的底部设有滤布，箱体的底部设有引水槽，箱体左侧开设有与引水槽连通的排水口，实验框的底部通过设在箱体底部的通孔与引水槽连通;
箱体内还设有加热器、温度感应器、湿度感应器和驱赶收集蚯蚓装置;箱体的前侧内壁和后侧内壁均设有一根导轨，两根导轨沿左右水平方向设置且两根导轨前后对应设置，两根导轨上设有污泥自动取样器;
电控装置通过数据线分别与水泵、加热器、温度感应器、湿度感应器、驱赶收集蚯蚓装置、自动遮光机构和污泥自动取样器连接。
2.根据权利要求1所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：自动遮光机构包括设置在实验框顶部的遮光布、第一限位开关、第二限位开关、遮光电机和转轴，实验框的顶部内壁的前侧和后侧分别开设有一条安装槽，两条安装槽沿左右水平方向设置，实验框的顶部右侧设有左侧敞口的收纳盒，第一限位开关装配在实验框的左侧内壁，第二限位开关设置在收纳盒的左侧敞口处，实验框的右侧内壁设有前从动轮和后从动轮，遮光电机固定在实验框的左侧内壁，遮光电机上设有主皮带轮，转轴转动连接在实验框的左侧，转轴的中心线沿前后水平方向设置，转轴上设有从皮带轮，从皮带轮通过皮带与主皮带轮传动连接，转轴的前端设有前主动轮，转轴的后端设有后主动轮，前主动轮与前从动轮左右对应设置，前主动轮通过前同步带与前从动轮连接，后主动轮与后从动轮左右对应设置，后主动轮通过后同步带与后从动轮连接;
前同步带与后同步带分别位于两条安装槽内，遮光布的右侧边沿固定在收纳盒内，遮光布的前侧边伸入到前侧的安装槽内且通过若干前挂环滑动连接在前同步带上，遮光布的后侧边伸入到后侧的安装槽内且通过若干后挂环滑动连接在后同步带上，遮光布的左侧边分别通过两个固定环固定连接在前同步带和后同步带上;遮光布上均匀设置有若干折痕，每条折痕均沿前后方向设置;
电控装置通过数据线与遮光电机连接。
3.根据权利要求1所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：驱赶收集蚯蚓装置包括强光灯、分离球、步进电机、挡板和固定块，挡板的上侧边固定连接有长度大于挡板前后方向长度的铰接轴，固定块设有两个，两个固定块固定在玻璃盖板下表面的左侧，两个固定块沿前后方向对应设置，挡板通过铰接轴铰接在两个固定块上，步进电机固定在玻璃盖板下表面，步进电机的主轴通过联轴器与铰接轴传动连接;电控装置通过数据线分别与强光灯和步进电机连接;
分离球包括两个半圆球壳，两个半圆球壳上设有圆形的孔，两个半圆球壳螺纹连接形成球体。
4.根据权利要求1所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：污泥自动取样器包括安装板，安装板沿前后水平方向设置在两根导轨之间，安装板的前侧和后侧分别固定连接有一个轮架，每个轮架上转动连接有两个滚轮，其中两个滚轮滚动连接在前侧的导轨上，另外两个滚轮滚动连接在后侧的导轨上，其中一个轮架上安装有左右驱动电机，左右驱动电机主轴与该轮架的其中一个滚轮的中心轴通过皮带传动连接，安装板中部沿前后水平方向开设有长孔，安装板上设有移动取样装置;电控装置通过数据线与左右驱动电机连接。
5.根据权利要求4所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：移动取样装置包括移动板和连接板，移动板平行位于安装板的下侧，连接板的下侧边沿固定在移动板的上表面，连接板的上侧穿过长孔后连接固定有轴承座，轴承座内转动连接有短轴，短轴的中心线沿左右水平设置，短轴的两端均固定设有一个移动轮，两个移动轮滚动连接在安装板上，两个移动轮位于长孔的左右两侧;轴承座的上侧通过安装架固定连接有前后驱动电机，前后驱动电机的主轴与其中一个移动轮传动连接;
移动板的下表面固定有下放电机和导向杆，下放电机主轴和导向杆均沿垂直方向设置，下放电机的主轴通过联轴器连接有丝杆，丝杆与导向杆之间连接有安装块，安装块上设有螺纹孔和滑孔，丝杆螺纹连接在螺纹孔内，导向杆穿设在滑孔内，丝杆下端与导向杆下端之间连接有固定板，丝杆的下端转动连接在固定板上，导向杆固定连接在固定板上;安装块的一侧可拆卸连接有污泥取样机构;
电控装置通过数据线分别与前后驱动电机和下放电机连接。
6.根据权利要求5所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：污泥取样机构包括外形为长方体的取样筒，取样筒内部中空形成污泥腔，取样筒的顶部封堵且底端敞口，取样筒的筒壁包括内筒壁和外筒壁，内筒壁和外筒壁之间形成横截面呈方环形的腔体，内筒壁和外筒壁的下端设有位于腔体底部的环形堵头，取样筒上设有两组底面封堵机构，两组底面封堵机构分别设置在腔体的左侧和右侧，两组底面封堵机构左右对称设置;内筒壁底部的左侧设有左安装槽和左安装孔，左安装槽沿前后方向的宽度等于内筒壁的前侧与后侧之间的宽度，左安装孔开设在左安装槽顶部且与左安装槽连通，内筒壁底部的右侧设有右安装槽和右安装孔，右安装槽和左安装槽左右对称设置，右安装孔和左安装孔左右对称设置;
位于左侧的底面封堵机构包括传动杆、联动杆和封堵板，联动杆外形为L形，联动杆的棱角处为圆弧过渡结构，联动杆的中部通过销轴铰接在左安装孔内，封堵板垂直设置在左安装槽内，联动杆的右端与封堵板的上部固定连接，传动杆插设在腔体的左侧，传动杆的下端与联动杆的上端铰接，传动杆的上端穿出取样筒的顶面;
两根传动杆的上端通过连接杆连接，连接杆上设有螺纹套，螺纹套的中心线沿垂直方向设置，取样筒的顶部安装有取样电机，取样电机的主轴传动连接有螺杆，螺杆插设在螺纹套内且与螺纹套螺纹连接;电控装置通过数据线与取样电机连接。
7.根据权利要求6所述的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，其特征在于：取样筒上还设有污泥推送机构，污泥推送机构包括推板和推杆，推板装配在取样筒的污泥腔内，推板与污泥腔横截面的大小相适配，推杆的下端穿过取样筒的顶面后固定连接在推板的顶部，推杆的上端向上穿出取样筒顶部。
说明书
一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统。
背景技术
随着活性污泥在废水处理工艺中的广泛应用，随之产生的副产物剩余污泥也成为一个棘手问题。由于剩余污泥的含水率高，不宜直接进行填埋，且有机质含量高，容易腐败发臭，如果不能及时得到合理的处理与处置，将会对水源、土地等自然环境造成严重污染，进而影响人类的健康。剩余污泥中含有丰富的有机质和氮磷等利于动植物生长的营养元素，很适合蚯蚓的生长，更由于它是“生态系统的工程师”，对于蚯蚓的合理化利用成为了国内外学者的研究方向。
蚯蚓床是指充分利用蚯蚓的高效分解有机质的特性及与剩余污泥中多样微生物的协同作用将难降解的有机质彻底分解和转化的一种新型技术。但是现有的污水厂处理污泥采用机械化脱水，该方法运行成本高、经济效益差和操作麻烦，因此采用蚯蚓床处理污泥的新型生物处理技术越来越受到人们的重视，但是现在没有一种标准化的蚯蚓处理污泥的系统，因此如何提供一种标准化、可实行的蚯蚓床处理污泥系统，是当今生物处理污泥技术的重中之重。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构设计合理、可以有效解决剩余污泥难处理的一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种蚯蚓床处理市政污泥的实验系统，包括水泵、箱体和电控装置，箱体的顶部和右侧均敞口，箱体的顶部设有玻璃盖板，玻璃盖板的底部设有喷头，水泵通过水管与喷头连接，箱体的右侧设有箱门，箱门的顶部通过销轴铰接在玻璃盖板上，箱门的右侧面设有把手，箱门底部与箱体之间通过卡扣连接，箱体上设有通风孔，箱体内设有气弹簧和实验框，气弹簧的缸体端部铰接在玻璃盖板的底面，气弹簧的活塞杆铰接在箱门的左侧，实验框放置在箱体内，实验框的顶部敞口，实验框的顶部设有自动遮光机构，实验框的底部设有滤布，箱体的底部设有引水槽，箱体左侧开设有与引水槽连通的排水口，实验框的底部通过设在箱体底部的通孔与引水槽连通;
箱体内还设有加热器、温度感应器、湿度感应器和驱赶收集蚯蚓装置;箱体的前侧内壁和后侧内壁均设有一根导轨，两根导轨沿左右水平方向设置且两根导轨前后对应设置，两根导轨上设有污泥自动取样器;
电控装置通过数据线分别与水泵、加热器、温度感应器、湿度感应器、驱赶收集蚯蚓装置、自动遮光机构和污泥自动取样器连接。
自动遮光机构包括设置在实验框顶部的遮光布、第一限位开关、第二限位开关、遮光电机和转轴，实验框的顶部内壁的前侧和后侧分别开设有一条安装槽，两条安装槽沿左右水平方向设置，实验框的顶部右侧设有左侧敞口的收纳盒，第一限位开关装配在实验框的左侧内壁，第二限位开关设置在收纳盒的左侧敞口处，实验框的右侧内壁设有前从动轮和后从动轮，遮光电机固定在实验框的左侧内壁，遮光电机上设有主皮带轮，转轴转动连接在实验框的左侧，转轴的中心线沿前后水平方向设置，转轴上设有从皮带轮，从皮带轮通过皮带与主皮带轮传动连接，转轴的前端设有前主动轮，转轴的后端设有后主动轮，前主动轮与前从动轮左右对应设置，前主动轮通过前同步带与前从动轮连接，后主动轮与后从动轮左右对应设置，后主动轮通过后同步带与后从动轮连接;
前同步带与后同步带分别位于两条安装槽内，遮光布的右侧边沿固定在收纳盒内，遮光布的前侧边伸入到前侧的安装槽内且通过若干前挂环滑动连接在前同步带上，遮光布的后侧边伸入到后侧的安装槽内且通过若干后挂环滑动连接在后同步带上，遮光布的左侧边分别通过两个固定环固定连接在前同步带和后同步带上;遮光布上均匀设置有若干折痕，每条折痕均沿前后方向设置;
电控装置通过数据线与遮光电机连接。
驱赶收集蚯蚓装置包括强光灯、分离球、步进电机、挡板和固定块，挡板的上侧边固定连接有长度大于挡板前后方向长度的铰接轴，固定块设有两个，两个固定块固定在玻璃盖板下表面的左侧，两个固定块沿前后方向对应设置，挡板通过铰接轴铰接在两个固定块上，步进电机固定在玻璃盖板下表面，步进电机的主轴通过联轴器与铰接轴传动连接;电控装置通过数据线分别与强光灯和步进电机连接;
分离球包括两个半圆球壳，两个半圆球壳上设有圆形的孔，两个半圆球壳螺纹连接形成球体。
污泥自动取样器包括安装板，安装板沿前后水平方向设置在两根导轨之间，安装板的前侧和后侧分别固定连接有一个轮架，每个轮架上转动连接有两个滚轮，其中两个滚轮滚动连接在前侧的导轨上，另外两个滚轮滚动连接在后侧的导轨上，其中一个轮架上安装有左右驱动电机，左右驱动电机主轴与该轮架的其中一个滚轮的中心轴通过皮带传动连接，安装板中部沿前后水平方向开设有长孔，安装板上设有移动取样装置;电控装置通过数据线与左右驱动电机连接。
移动取样装置包括移动板和连接板，移动板平行位于安装板的下侧，连接板的下侧边沿固定在移动板的上表面，连接板的上侧穿过长孔后连接固定有轴承座，轴承座内转动连接有短轴，短轴的中心线沿左右水平设置，短轴的两端均固定设有一个移动轮，两个移动轮滚动连接在安装板上，两个移动轮位于长孔的左右两侧;轴承座的上侧通过安装架固定连接有前后驱动电机，前后驱动电机的主轴与其中一个移动轮传动连接;
移动板的下表面固定有下放电机和导向杆，下放电机主轴和导向杆均沿垂直方向设置，下放电机的主轴通过联轴器连接有丝杆，丝杆与导向杆之间连接有安装块，安装块上设有螺纹孔和滑孔，丝杆螺纹连接在螺纹孔内，导向杆穿设在滑孔内，丝杆下端与导向杆下端之间连接有固定板，丝杆的下端转动连接在固定板上，导向杆固定连接在固定板上;安装块的一侧可拆卸连接有污泥取样机构;
电控装置通过数据线分别与前后驱动电机和下放电机连接。
污泥取样机构包括外形为长方体的取样筒，取样筒内部中空形成污泥腔，取样筒的顶部封堵且底端敞口，取样筒的筒壁包括内筒壁和外筒壁，内筒壁和外筒壁之间形成横截面呈方环形的腔体，内筒壁和外筒壁的下端设有位于腔体底部的环形堵头，取样筒上设有两组底面封堵机构，两组底面封堵机构分别设置在腔体的左侧和右侧，两组底面封堵机构左右对称设置;内筒壁底部的左侧设有左安装槽和左安装孔，左安装槽沿前后方向的宽度等于内筒壁的前侧与后侧之间的宽度，左安装孔开设在左安装槽顶部且与左安装槽连通，内筒壁底部的右侧设有右安装槽和右安装孔，右安装槽和左安装槽左右对称设置，右安装孔和左安装孔左右对称设置;
位于左侧的底面封堵机构包括传动杆、联动杆和封堵板，联动杆外形为L形，联动杆的棱角处为圆弧过渡结构，联动杆的中部通过销轴铰接在左安装孔内，封堵板垂直设置在左安装槽内，联动杆的右端与封堵板的上部固定连接，传动杆插设在腔体的左侧，传动杆的下端与联动杆的上端铰接，传动杆的上端穿出取样筒的顶面;
两根传动杆的上端通过连接杆连接，连接杆上设有螺纹套，螺纹套的中心线沿垂直方向设置，取样筒的顶部安装有取样电机，取样电机的主轴传动连接有螺杆，螺杆插设在螺纹套内且与螺纹套螺纹连接;电控装置通过数据线与取样电机连接。
取样筒上还设有污泥推送机构，污泥推送机构包括推板和推杆，推板装配在取样筒的污泥腔内，推板与污泥腔横截面的大小相适配，推杆的下端穿过取样筒的顶面后固定连接在推板的顶部，推杆的上端向上穿出取样筒顶部。
采用上述技术方案，本发明通过蚯蚓摄食剩余污泥，利用自身体内的多种酶，将污泥进行分解、消化，更利于微生物的利用和进一步转化与降解。通过蚯蚓的咀嚼消化作用，促使污泥提前氨化，提高硝化强度，促进污泥中重金属的活化，从有机态、残渣态等稳定状态向交换态和水溶态等进行转换。同时蚯蚓的消化作用业能提高污泥微环境酸碱稳定性，更利于微生物活性高效发挥。此外蚓粪的团聚吸附作用有效的改善污泥的脱水性能，从而有效实现了剩余污泥的减量稳定化和资源化处理;
另外本发明提供了一种自动遮光机构，该机构的工作原理为：启动遮光电机，遮光电机带动主皮带轮转动，主皮带轮通过皮带带动转轴上的从皮带轮转动，转轴开始转动，同时前主动轮和后主动轮跟随转轴同步转动，前主动轮和后主动轮带动前同步带和后同步带转动，从而前同步带和后同步带拉动遮光布的左侧边沿向左移动，当遮光布的左侧边接触到第一限位开关时，遮光电机停止工作，此时遮光布从收纳盒内被拉出，遮盖在实验框的顶部;当透过顶部的玻璃盖板去观察蚯蚓时，只需打开开关，启动遮光电机，遮光电机将遮光布收藏在收纳盒内即可，同样当遮光布的左侧边接触到第二限位开关时，遮光电机停止工作;另外由于多条折痕的存在，遮光布会整齐地折叠在一起;
驱赶收集蚯蚓装置的工作原理为：将腐烂的水果块放进两个半圆球壳内，然后重新将两个半圆球壳连接在一起，之后拉动把手，打开箱门，将分离球放置在实验框左侧的污泥上，接着启动步进电机并打开强光灯，步进电机转动带动铰接轴转动，铰接轴带动挡板转动，挡板遮挡强光灯的光线，随着步进电机的转动，强光灯的光线逐渐随着挡板的转动缓慢敞开，光线照射在污泥表面，由于蚯蚓畏光的特性，以及对腐烂水果的偏爱，污泥上表面自左向右照射光的区域逐渐变大，从而蚯蚓向右侧移动，最终蚯蚓寻着腐烂水果的气味从半圆球壳上的孔钻入分离球内;
污泥自动取样器进行污泥取样的工作原理为：启动左右驱动电机，左右驱动电机带动滚轮转动，从而滚轮带动安装板移动，直至到指定位置停止左右驱动电机，接着启动前后驱动电机，前后驱动电机带动两个移动轮转动，两个移动轮带动移动板沿安装板的长度方向移动，直至达到取样位置后停止前后驱动电机，接着启动下放电机，下放电机通过联轴器带动丝杆转动，由于导向杆的左右，丝杆上的安装块开始沿丝杆向下移动，当达到预定高度后，停止下放电机，此时取样筒伸入污泥中;然后启动取样电机，取样电机带动螺纹杆转动，进而带动螺纹套向下移动，连接杆随着螺纹套向下移动，两根传动杆受到推力向下运动，接着位于左侧的传动杆推动联动杆的左端向下运动，由于联动杆的中部通过销轴铰接在左安装孔内，所以联动杆右端开始向上运动，从而带动位于联动杆右端的封堵板向上运动，之后两块封堵板相抵并将底面封堵，污泥不会从底面漏出，很好的收集在污泥腔内，接着启动下放电机，将污泥筒向上提出污泥表面，然后操控左右驱动电机和前后驱动电机，使取样筒移动到箱体的右侧，接着打开箱门即可取出取样筒，对取样筒内的污泥进行有机质的分析;另外内筒壁和外筒壁的下端设有位于腔体底部的环形堵头，当有污泥从左安装孔和右安装孔进入腔体内时，可以打开环形堵头，将污泥取出，防止腔体内的污泥过多而影响装置的正常使用;在取出取样筒后，可以通过推动推杆，从而推动推板将污泥推出;另外该取样机构实现对实验框内任意一处的污泥进行取样，每次可以选择三处不同点的污泥进行取样，以确保实验数据的准确性。
综上所述，本发明通过电控装置操控所有的设备，并通过温度传感器和湿度传感器实时控制蚯蚓的生长条件，最终完成蚯蚓的分解污泥作业，该设备整体设计合理，为现代化的生物处理技术提供可靠标准化的培养设备，该设备能够推广至市政污泥厂处理脱水后的污泥，不仅解决了高有机质污泥难以再利用处置的问题，还可以产生大量的易于其它生物生长利用的蚯蚓粪，本发明通过可以调控蚯蚓的生长环境，以最大化提高污泥的处理效果以及效率。
