1、給水排水審稿意見表稿件名稱微生物置入海綿類軟載體自動機械設計與開發編輯侯培強稿件編號130974送審時間2013-8-12 返回時間請于 2013-9-11 前回復，多謝！審稿提示本刊采用雙向匿名審稿制度，請審稿人提出審稿意見和明確的刊登建議。以下審稿內容供參考。1是否反映科研或工程應用的最新成果，技術先進；2是否論點正確、論述有據；3是否具有重大或較大的參考、推廣價值。審稿意見本文介紹了一種將微生物置入海綿體內的自動機械設備，機械設計合理，操作使用可行，自動化程度也較高，是一種較好的機械設備。海綿類軟體經壓縮后可充分吸收含微生物的水，再將它投入污水池中，對微生物的移置、培養活性污泥有好的效果

2、，而且也提高了工作效率，技術先進，有一定的推廣價值?？墙ㄗh（請打）1重點推薦采用 2推薦采用 3修改后可采用 4修改后再送審 5不予采用 審稿人簽名： 日期： 年 月 日編輯部處理意見 年 月 日注：請推薦您認為有報道價值的重點科研項目、重大工程等的相關論文或信息。如有特殊情況不能審閱本稿件，可直接轉其他專家審閱，或退回編輯部（請盡可能推薦其他審稿人）。微生物置入海綿類軟載體自動機械設計與開發摘要：設計開發了一種用于污水處理工程的自動化機械，目的是將微生物置入海綿類軟載體。實現了海綿類軟載體的自動供給、液面上壓縮排氣、液面下釋放并充分吸入含有微生物的水、吸水后的海綿類軟載體的撈取及輸出、含有

3、微生物水的自動供給及水位的控制等功能。實際應用表明該自動化機械結構設計巧妙合理，操作使用簡便，適用于微生物置入不同尺寸規格的海綿類軟載體中，大大提高了工作效率，為污水處理提供了一種有效的工程施工設備。關鍵詞：海綿類軟載體；微生物；污水處理；自動機械中文分類圖號：U664.9+2 文獻標識號：A 文章編號：Development of automatic machinery for setting microorganism to sponginess soft materialAbstract: Developed automatic machinery for setting microor

4、ganism to sponginess soft material is reported, it is mainly used for sewage purification engineering. It is characterized in automatically supply of sponginess soft material, compressing sponginess soft material above liquid level, releasing sponginess soft material under liquid level and makes it

5、imbibing water containing microorganisms, automatically output of sponginess soft material, automatically supply of water containing microorganisms and control of liquid level and so on. The principle and structure of the system are described. It was applied to sewage purification engineering. Pract

6、ices demonstrated its sophisticated design and high efficiency. The design provides an effective equipment to sewage purification engineering.Key words: sponginess soft material; microorganism; sewage purification; automatic machinery0 引言眾所周知，利用微生物進行污水處理是一種廣泛采用的污水處理方法。通過微生物的代謝作用，把污水中的有機污染物轉化成CO2、H2O

7、等無毒無害的其他物質，并合成新的微生物菌體。微生物菌體的密度稍大于水，可以利用重力沉降法把其從處理過的水中去除，從而達到對水處理的目的。在進行污水處理時，微生物在污水中必須有生存空間，一般是將微生物置入帶孔的海綿類軟載體中，然后連同載體一同投入污水池中，微生物在海綿類軟載體中生存，并對污水中的有機物質進行降解。因此將微生物置入海綿類軟載體中，是污水處理工程中不可缺少的一步。目前，通常是采用人工方式來將水和微生物置入海綿類軟載體中，但由于海綿類軟載體內具有大量內藏空氣的孔隙，在置入時費時、費力、效率低，無法滿足污水處理等工程技術發展的需要。因此，研究開發一種將微生物置入海綿類軟載體中的機械化裝置

8、是十分必要的1。本文所開發設計的微生物置入海綿類軟載體自動機械，設計合理，結構緊湊，通過機械化替代了繁重的人工勞動，大大地提高了置入效率，而且具有置入效果好，省時省力和操作使用十分方便，為污水處理提供了一種有效的工程施工設備2。1 微生物置入海綿類軟載體工藝過程為了保證在海綿類軟載體中置入足夠的微生物，首先將海綿類軟載體切成棱邊長在3050mm左右的正方體或長方體的小塊，然后給海綿類軟載體施加一定的壓力，盡可能地排空海綿類軟載體中的空氣，再把海綿類軟載體放到含有一定密度微生物的水中，并使其釋放到自由狀態，從而吸入足夠的含有微生物的水。最后把置入微生物的海綿類軟載體投入污水池中。根據這一工藝要求

9、，設計的微生物置入海綿類軟載體自動機械應具有壓縮海綿類軟載體、輸送海綿類軟載體到含有一定密度微生物的水中并釋放使其吸入足夠的含有微生物的水、將吸入足夠的含有微生物水的海綿類軟載體撈出并輸送到污水池中等功能。2 微生物置入海綿類軟載體自動機械的構成及工作原理2.1微生物置入海綿類軟載體自動機械本文所設計的微生物置入海綿類軟載體自動機械主要由海綿類軟載體供料斗、防海綿類軟載體堵塞機構、海綿類軟載體壓縮滾筒及皮帶、吸入含微生物水后的海綿類軟載體的撈取格板及傳輸皮帶、含微生物水的供給泵及水箱等組成。自動機械運行速度可調，整機由電器控制系統控制3。本自動機工作時，有效地利用液面高度和壓縮滾筒及壓縮皮帶的

10、相互位置關系，使海綿在含微生物水液面上方被壓縮排氣，在液面以下被釋放吸水，因此保持一定的液面的高度是必要的。由于運行時水箱中含微生物的水會被海綿類軟載體吸入帶走而逐漸減少，所以采用一個水泵為水箱供微生物水，供水速度大于海綿類軟載體帶走水的速度，當水位超過設計水位高度時，含有微生物的水會從水箱溢流口流回到微生物水供給大水箱中。本自動機械的處理對象是水和海綿類軟載體，運行時也會有水飛濺到自動機械的其它部分，因此自動機械的大部分金屬件由不銹鋼制作，皮帶采用的是帶防跑偏筋聚氨酯皮帶，軸承采用的是免維護耐水工程塑料滑動軸承。微生物置入海綿類軟載體自動機械的生產率，取決于滾筒的長度（皮帶的寬度與其相等）和

11、滾筒的旋轉速度。本文所設計的微生物置入海綿類軟載體自動機械的滾筒長度為800mm，直徑為640mm，旋轉速度可調，最大處理海綿類軟載體生產率在每小時40立方米。在滾筒長度一定的情況下，提高滾筒的回轉速度是可以提高生產率的，但是當滾筒回轉速度達到一定時，吸收了含有微生物水的海綿，在輸出過程中海綿類軟載體中部分水會被甩出，降低海綿類軟載體中的含水量，會影響污水處理的效果。2.2 自動機械的結構組成及工作原理 微生物置入海綿類軟載體自動機械的構成及工作原理如圖1所示。主要由海綿供料斗、防海綿類軟載體堵塞攪動機構、海綿類軟載體壓縮皮帶及壓縮滾筒、海綿類軟載體撈取格板及輸送皮帶、驅動及傳動系統、微生物水

12、水箱、機架等組成。在機架5的上部設有盛滿含微生物水的水箱8，并在該水箱上分別裝設有控制微生物水位的微生物水溢流口12，微生物水補充入口6和微生物水排凈口7；在機架5的下部裝設有驅動及傳動機構4，通過鏈傳動帶動滾筒9及皮帶3、11運動；在水箱上方設置有海綿類軟載體供料料斗1，在料斗1的下方設有防止料斗內的海綿類軟載體堵塞的攪動機構2；格板10安裝在皮帶11上構成含微生物水的海綿類軟載體輸出機構。 1海綿供料斗；2防海綿塊堵塞振動機構；3海綿壓縮皮帶；4驅動及傳動系統；5機架；6微生物水補充口；7微生物水排凈口；8微生物水水箱；9海綿壓縮滾筒；10海綿撈取格板；11海綿輸出皮帶；12微生物水溢流口

13、；13微生物水海綿導入污水池滑道；14污水池；15補充微生物水水箱；16泵；17；水管 圖1 主要機構構成 本自動機械在工作時，攪動機構2是凸輪式擺動機構，帶動攪動桿，使料斗內的未浸入微生物的海綿類軟載體（海綿塊），均勻地掉落在水位上方的、不斷向前運動的壓縮皮帶3上，隨后海綿類軟載體進入壓縮皮帶3與滾筒9形成的楔形空間，并逐漸開始受到海綿類軟載體壓縮皮帶3與滾筒9的壓迫，從而使海綿類軟載體內的大量內藏空氣的孔隙受到強力的壓縮而排出空氣。當海綿類軟載體被沿箭頭方向輸送至水箱內的微生物水液面以下后，海綿類軟載體脫離海綿壓縮皮帶3和滾筒9，在水下被釋放，進而吸入大量的含微生物的水。由于海綿類軟載體的

14、比重較小，吸水后的海綿類軟載體將浮出水面，并在陸續浮出水面的海綿類軟載體推動下在水面上向右運動，如圖2所示。同時由于從微生物水補充管6入口進入水箱的水，是先進入一個管道中，管道的長度與滾筒的長度相當，且在管道的右方側壁上開有許多小孔，從小孔中高速進入水箱的水，會加速吸水厚的海綿類軟載體向右運動,如圖3所示。當向右運動的海綿類軟載體，碰到連續運轉的格板10時，被格板10撈取，并隨皮帶11的運轉，被輸送到滑道13上，通過滑道13滑入污水池中,開始對污水進行降解處理。為了確保輸入和輸出海綿類軟載體的皮帶機構的皮帶與皮帶滾輪的松緊程度，在軸承座上設有調節位置的調節螺釘，以保證皮帶機構的正常運行。尤其是

15、通過調節軸承座上螺釘，使滾筒9與皮帶3之間具有足夠的摩擦壓力，而使海綿類軟載體被壓縮、排氣得以充分地吸水。圖2 吸水后海綿的運動 圖3 微生物水補充管結構3 海綿壓縮滾筒的優化設計壓縮滾筒是微生物置入海綿類軟載體自動機械的主要部件，壓縮滾筒的工作示意圖如圖4所示。它是由圓筒本體，左、右兩端端面，中間均布的兩支撐筋板焊接而成，結構如圖5所示，取設計安全系數為S=3，要求在滿足工作強度的條件下設計質量盡可能小。 圖4 壓縮滾筒工作示意圖 圖5 壓縮滾筒機構圖壓縮滾筒是由薄不銹鋼板焊接而成，為了便于海綿排氣吸水，滾筒上開有許多小孔，滾筒的受力情況如圖6所示。在運行時由于受海綿壓縮皮帶和海綿壓力的作用

16、，滾筒會產生一定的變形。鋼板的厚度、開孔的形狀、開孔密度都對滾筒的受力變形、滾筒的壽命等有一定的影響。 圖6滾筒結構及受力 圖7 孔型的分析選擇由于滾筒轉速較低，本文主要應用Pro/MECHANICA通過對滾筒進行靜力學分析4-5，建立了滾筒的仿真模型6，通過對模型靈敏度分析、開孔的形狀分析，全局敏感度分析，孔徑計算分析，孔的排布方式及優化設計，得到了能夠滿足強度要求的質量最小的設計結果。為輥壓筒的壁厚、壁上開孔形狀、大小及密度等設計參數的確定提供了技術支持，進而使其成本、性能及壽命等進一步優化，實現了輥壓筒質量的輕量化設計，優化效果非常明顯。圖7是孔型優化設計的結果，通過各種孔型周邊應力的比

17、較，圓形孔的應力均勻，滾筒壽命最長，加工方便，故選擇圓形孔；圖8是利用邊緣載荷分析方法，確定設計孔徑為9mm；圖9、圖10分別是利用Pro/MECHANICA通過應力分析，對滾筒沿軸線和圓周方向開孔的分布間距的設計優化過程圖，優化結果為沿軸向孔間距為20mm，沿圓周方向孔的間隔角度為3°；圖11是微生物置入海綿類軟載體自動機械圖片。 圖8 孔徑的確定 圖9 軸向孔間距的確定 圖10周向孔間距的確定 圖11 微生物置入海綿類軟載體自動機械4 結 論 1)設計開發的微生物置入海綿類軟載體自動機械，實現了海綿類軟載體的不間斷連續供給，自動對海綿進行壓縮、實現了海綿的充分吸水。2)實現了含微生物水的自動供給和液面高度的穩定，并能夠完成吸水后海綿的自動撈取，通過滑道輸出到污水池中。3)對滾筒進行了優化設計，為輥壓筒的壁厚、壁上開孔形狀、大小及密度等設計參數的確定提供了技術支持，實現了輥壓筒質量的輕化設計。4)實際應用證明，所設計的微生物置入海綿類軟載體自動機械具有較高的可靠性、實用性，自動化程度高。參 考 文 獻：1 黃志昌自動化生產設備原理及應用北京：電子