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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201621005249.2 (22)申请日 2016.08.30 (73)专利权人 天津大学 地址 300072 天津市南开区卫津路92号 (72)发明人 刘畅李檬古明哲高耀寰 孙井梅 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 张宏祥 (51)Int.Cl. C12M 1/36(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置 (57)摘要。
2、 本实用新型公开了一种腐殖质还原菌的厌 氧培养装置， 反应器设置为反应器 区、 反应器 区和反应器区； 通过曝气池和除氧池的联用， 将还原态AH2QDS氧化为AQDS， 重新参与电子传递 过程， 实现了培养液的循环利用， 降低了菌剂制 作成本。 本实用新型与传统厌氧培养装置相比 较， 避免了补充惰性气体或制造真空环境等手 段， 操作方法简单； 且每个培养周期结束后， 采用 膨润土吸附微生物菌剂， 避免了菌剂流失， 为后 续菌剂的有效利用提供了保证。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 206385161 U 2017.08.08 CN 206385161 U 1.一种腐殖质还原菌的厌氧。
3、培养装置， 包括反应器、 自动液位控制装置、 布水管和除氧 池； 其特征在于， 所述反应器设置有反应器 区、 反应器区和反应器区； 反应器 区的顶部设置有单向气体导出装置(8)和活性污泥补入口(9)， 反应器 区的侧 面设置有培养液补入口A(10)、 自动液位控制装置A(11)和阀门A(12)， 阀门A(12)的出口端 设置有固液分离器A(13)， 固液分离器A(13)分别与反应器区与曝气池(19)相连通； 反应器区的一侧设置有培养液补入口B(14)、 自动液位控制装置B(15)和阀门B(16)， 阀门B(16)的出口端设置有固液分离器B(17)， 固液分离器B(17)分别与反应器区与曝气 池。
4、(19)相连通； 反应器区的另一侧设置有除氧池(3)， 除氧池(3)通过离心泵(4)与曝气池(19)相连 通； 除氧池(3)的顶部设置有除氧剂补充口(1)和自动液位控制装置(2)， 除氧池(3)通过多 向阀门(6)与设置在反应器区的布水管A(5)和设置在反应器区的布水管B(7)相连通； 反应器区的一侧设置有自动液位控制装置C(18)； 反应器区的底部设置有吸附区 (21)， 吸附区(21)通过阀门(20)与反应器区相连通； 吸附区(21)的一侧设置有排料口 (22)， 吸附区(21)的底部设置有超滤膜(23)； 吸附区(21)内超滤膜(23)的上方还设置有吸 附载体， 该吸附载体为膨润土。 2。
5、.根据权利要求1所述的一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置， 其特征在于， 所述反应器 区、 反应器区、 反应器区的有效容积分别为0.2、 0.2、 0.4m3。 3.根据权利要求1所述的一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置， 其特征在于， 所述反应器 区、 反应器区的区域底部隔板的坡度均为35。 4.根据权利要求1所述的一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置， 其特征在于， 所述除氧池 (3)、 曝气池(19)有效容积均为0.2m3， 吸附区(21)有效容积为0.4m3。 5.根据权利要求1所述的一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置， 其特征在于， 所述布水管 A(5)、 布水管B(7)均为下方单侧水平方向开孔， 开。
6、孔直径为50mm， 数量为20。 权利要求书 1/1 页 2 CN 206385161 U 2 一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置 技术领域 0001 本实用新型是关于微生物菌剂培养装置的， 尤其涉及一种腐殖质还原菌的厌氧培 养装置。 背景技术 0002 传统微生物厌氧培养装置主要包括两种形式： 一是化学耗氧， 即通过投加化学药 剂， 利用化学反应消耗装置内氧气， 制造厌氧环境； 二是采用气瓶向反应器内补充惰性气体 或人为制造真空环境。 腐殖质还原菌作为一种厌氧菌， 广泛存在于河道沉积物及土壤中， 而 传统厌氧培养装置内环境与实际的底泥-上覆水系统相去甚远； 其次， 反应器与气瓶联用， 不仅增大占。
7、地面积， 提高菌剂制作成本， 并且每次取样时极易造成反应器有氧状态， 不能保 证严格厌氧环境。 0003 腐殖质还原菌作为一类具有腐殖式呼吸能力的微生物， 可以利用有机质作为碳源 及电子供体， 偶联能量进行生长。 腐殖式呼吸作用所产生的还原态腐殖质可以进一步还原 环境中的氧化态物质， 如Fe()、 Mn()、 Cr()、 U()、 硝基芳香化合物和多卤代污染物。 因此， 腐殖质呼吸能够影响环境中碳、 氮循环及一些痕量金属的生物地球化学循环， 并且能 够促进重金属以及有机污染物的脱毒， 在水体自净、 污染土壤及河道沉积物的原位修复、 污 水处理等方面具有广阔的应用前景， 而目前对于腐殖质还原菌的。
8、规模化培养仍处于空白阶 段。 0004 AQDS(电子传递体)作为一种腐殖质模式物， 具有与天然腐殖质相似的醌基结构， 但其分子量远远小于土壤及沉积物中的腐殖质， 更容易被微生物生长代谢所利用， 1mmol/ LAQDS可偶联菌体生长约60倍。 因此， 本实用新型设计一种厌氧培养方法， 采用AQDS培养液， 并将培养液循环利用， 保证在厌氧环境下进行菌剂的富集生长。 发明内容 0005 本实用新型的目的， 是鉴于目前对腐殖质还原菌的规模化培养仍处于空白阶段， 为克服传统腐殖质还原菌的厌氧培养装置的不足， 提供一种腐殖质还原菌高效富集培养的 新装置。 0006 本实用新型通过如下技术方案予以实现。
9、。 0007 一种腐殖质还原菌的厌氧培养装置， 包括反应器、 自动液位控制装置、 布水管和除 氧池； 其特征在于， 所述反应器设置有反应器 区、 反应器区和反应器区； 0008 反应器 区的顶部设置有单向气体导出装置8和活性污泥补入口9， 反应器 区的侧 面设置有培养液补入口A10、 自动液位控制装置A11和阀门A12， 阀门A12的出口端设置有固 液分离器A13， 固液分离器A13分别与反应器区与曝气池19相连通； 0009 反应器区的一侧设置有培养液补入口B14、 自动液位控制装置B15和阀门B16， 阀 门B16的出口端设置有固液分离器B17， 固液分离器B17分别与反应器区与曝气池19。
10、相连 通； 说明书 1/4 页 3 CN 206385161 U 3 0010 反应器区的另一侧设置有除氧池3， 除氧池3通过离心泵4与曝气池19相连通； 除 氧池3的顶部设置有除氧剂补充口1和自动液位控制装置2， 除氧池3通过多向阀门6与设置 在反应器区的布水管A5和设置在反应器区的布水管B7相连通； 0011 反应器区的一侧设置有自动液位控制装置C18； 反应器区的底部设置有吸附 区21， 吸附区21通过阀门20与反应器区相连通； 吸附区21的一侧设置有排料口22， 吸附区 21的底部设置有超滤膜23； 吸附区21内超滤膜23的上方还设置有吸附载体， 该吸附载体为 膨润土。 0012 所述。
11、反应器 区、 反应器区、 反应器区的有效容积分别为0.2、 0.2、 0.4m3。 0013 所述反应器 区、 反应器区的区域底部隔板的坡度均为35。 0014 所述除氧池3、 曝气池19有效容积均为0.2m3， 吸附区21有效容积为0.4m3。 0015 所述布水管A5、 布水管B7均为下方单侧水平方向开孔， 开孔直径为50mm， 数量为 20。 0016 所述吸附载体为经研碎且过80目筛并高温灭菌的膨润土， 膨润土添加量为吸附区 有效容积的1/4； 并在其中添加经研碎且过80目筛并高温灭菌的药剂KH2PO4、 CaCl2、 MgSO4及 NaHCO3， 药剂的质量配比为5： 2： 1： 1。
12、， 药剂添加的体积量为膨润土添加的体积量的510， 将药剂与膨润土混合均匀后平铺于超滤膜上方。 0017 本实用新型弥补了腐殖质还原菌规模化培养装置的空白， 且与传统厌氧培养装置 相比较， 避免了补充惰性气体或制造真空环境等手段， 操作方法简单。 另外， 通过曝气池和 除氧池的联用， 将还原态AH2QDS氧化为AQDS， 重新参与电子传递过程， 实现了培养液的循环 利用， 降低了菌剂制作成本。 同时， 在吸附区采用吸附能力较强的膨润土实现对菌剂的吸 附， 避免了菌剂流失， 为后续菌剂的有效利用提供了保证。 附图说明 0018 图1是腐殖质还原菌厌氧培养装置示意图。 0019 附图标记如下： 0。
13、020 1除氧剂补充口 2自动液位控制装置 0021 3除氧池 4离心泵 0022 5布水管A 6多向阀门 0023 7布水管B 8单向气体导出口 0024 9活性污泥补入口 10培养液补入口A 0025 11自动液位控制装置A 12阀门A 0026 13固液分离器A 14培养液补入口B 0027 15自动液位控制装置B 16阀门B 0028 17固液分离器B 18自动液位控制装置C 0029 19曝气池 20阀门 0030 21吸附区 22排料口 0031 23超滤膜 24膨润土 具体实施方式 说明书 2/4 页 4 CN 206385161 U 4 0032 本实用新型采用常规原材料及常规。
14、工艺方法进行制备。 0033 膨润土是一种黏土岩， 质地松散如土， 在水介质中能分散成悬浮状或凝胶状， 因此 对液体、 有机物质有较强的吸附能力， 最大吸附量可达5倍与自身的重量。 0034 膨润土是一类以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产的统称， 根据层间阳离子的 不同， 又分为钠基膨润土、 钙基膨润土、 氢基膨润土及有机膨润土。 钠基膨润土的吸附能力 明显优于其他种类膨润土， 故本实用新型优选钠基膨润土作为吸附剂， 并将其研磨粉碎后 进行使用。 0035 本实用新型腐殖质还原菌厌氧培养装置的工作原理如下： 0036 具体实施例的完整的培养周期为96h， 包括三个阶段。 第一培养阶段为48h，。
15、 在反应 器 区内进行， 有效容积为0.2m3； 第二培养阶段为24h， 在反应器区内进行， 有效容积为 0.2m3； 第三培养阶段为24h， 在反应器区内进行， 有效容积为0.2m3； 每个周期培养结束后， 约有0.3m3的菌体及培养液进入吸附区， 采用膨润土进行吸附。 0037 培养液为AQDS培养液， 主要成分为啤酒废水或糖蜜废水， 并向废水中补充AQDS作 为电子受体， 补充量控制在4060g/m3， 注入培养液体积为0.1m3， 故AQDS补充量控制为6g。 0038 (1)第一培养阶段， 培养时间为48h 0039 通过培养液补入口A10向反应器 区注入新鲜培养液， 当液面高度达到。
16、自动液位控 制装置11设定高度， 即反应器 区1/2体积时停止。 取污水厂厌氧活性污泥作为接种母液， 接 种量为0.08m3， 活性污泥由补入口9进入反应器 区开始培养。 培养过程中， 厌氧微生物以柠 檬酸钠为碳源及电子供体， AQDS为电子受体进行醌呼吸， 电子在细胞膜呼吸链的传递过程 中， 偶联产生能量支持菌体生长。 随着腐殖质还原菌的增殖代谢， AQDS接受电子被还原为 AH2QDS， 培养液由黄色逐渐变为橙红色。 通过单向气体导出装置8排除产生的CH4、 CO2及N2等 气体。 0040 培养48h后， 通过培养液补入口B14向反应器区注入新鲜培养液， 当液面高度达 到自动液位控制装置。
17、15设定高度， 即反应器区1/2体积时停止。 同时打开阀门A12， 菌体及 培养液经固液分离器A13， 其中菌体进入反应器区进行第二培养阶段培养， 培养液进入曝 气池19， 当菌体及培养液逐渐排空时， 关闭阀门A12。 控制曝气池内曝气量为0.6m3/h， 曝气 时间1h， 在曝气过程中， 培养液由橙红色逐渐变为黄色， 其中被还原的AH2QDS逐渐被氧化为 AQDS， 可重新作为电子受体参与电子传递， 从而实现了培养液的循环利用。 0041 此外， 当反应器 区内菌体及培养液逐渐排空后， 通过培养液补入口A10向反应器 区注入新鲜培养液， 当液面高度达到自动液位控制装置A11设定高度， 即反应。
18、器 区1/2体积 时停止。 活性污泥由补入口9进入反应器 区， 接种量为0.08m3， 反应器 区重新开始新一轮 腐殖质还原菌的第一阶段培养。 0042 (2)第二培养阶段， 培养时间为24h 0043 从菌体进入反应器区开始计时。 0044 曝气池19中的培养液经离心泵4抽吸至除氧池3中， 曝气池(19)与除氧池3的有效 容积均为0.2m3； 除氧池3中以亚硫酸盐作为除氧剂， 药剂投加量为15g。 培养液在除氧池3中 停留2h， 通过自动液位控制装置2及多向阀门控制6， 经布水管A5、 布水管B7， 分别有1/2体积 培养液进入反应器区及1/2体积培养液进入反应器区。 布水管A5、 布水管B。
19、7均为下方单 侧开孔， 并利用循环培养液从布水管的喷射实现对下方培养区域的水力搅拌， 增加菌体与 说明书 3/4 页 5 CN 206385161 U 5 培养液的接触， 从而提高菌体表面传质效率。 0045 菌体培养24h后， 打开阀门B16， 反应器区中菌体及培养液经过固液分离器B17， 菌体进入反应器区进行第三培养阶段培养； 培养液进入曝气池19， 控制曝气量为0.6m3/ h， 曝气时间1h， 当菌体及培养液逐渐排空时， 关闭阀门B16。 0046 此外， 当反应器区中菌体及培养液排空后， 通过培养液补入口B14向反应器区 注入新鲜培养液， 当液面高度达到自动液位控制装置15设定高度，。
20、 即反应器区1/2体积时 停止。 0047 (3)第三培养阶段， 培养时间为24h 0048 从菌体进入反应器区开始计时。 0049 曝气池中的培养液经离心泵4抽吸至除氧池3， 停留2h后， 通过通过自动液位控制 装置2及多向阀门控制6， 经布水管B7， 全部进入反应器区。 0050 菌体培养24h后， 打开位于反应器底部阀门20， 菌体及培养液进入吸附区21， 通过 自动液位控制装置18控制， 当液体流尽时， 关闭阀门20。 0051 此时， 反应器 区内菌体已经过48h培养， 打开阀门A12， 菌体及培养液经固液分离 器A13， 其中菌体进入反应器区进行第二阶段培养， 培养液进入曝气池19。
21、进行曝气， 当反 应器 区的菌体及培养液逐渐排空时， 关闭阀门A12； 控制曝气池19内曝气量为0.30.6m3/ h， 曝气时间0.51h， 重复步骤(2)、 (3)， 实现腐殖质还原菌的连续培养。 0052 此外， 当反应器 区内菌体及培养液逐渐排空后， 通过培养液补入口A10向反应器 区注入新鲜培养液， 通过自动液位控制装置A11控制液面高度； 活性污泥由活性污泥补入口 9进入反应器 区， 接种量为反应器 区有效容积的3040， 反应器 区重新开始新一轮腐 殖质还原菌的第一阶段培养。 0053 吸附区21有效容积为0.4m3， 吸附区21内设置有吸附载体， 吸附载体为经研碎过80 目筛并高温灭菌的膨润土， 添加量为0.1m3； 并在其中添加经研碎研碎过80目筛并高温灭菌 的药剂KH2PO4、 CaCl2、 MgSO4、 NaHCO3， 质量比为5： 2： 1： 1， 添加量为膨润土量的5。 0054 菌体及培养液在吸附区21被吸附后， 打开排料口22收集菌体， 废液经吸附区下端 超滤膜23排出。 说明书 4/4 页 6 CN 206385161 U 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 206385161 U 7 。