一种锰氧化菌连续培养装置及方法与流程

本发明属于环境微生物培养，具体涉及一种锰氧化菌连续培养装置及方法。

背景技术：

1、锰氧化菌能够通过氧化酶介导氧化mn(ii)，在菌体内形成高价态的生物氧化锰，在自然界的锰价态循环中发挥着关键作用。最近研究发现，锰氧化菌及其产生的生物氧化锰能够氧化降解多种有机污染物，能够吸附大量重金属，因此在环境治理中具有广阔的应用前景。为了锰氧化菌的规模化应用，需要批量制备锰氧化菌菌群。

2、生物氧化锰相比于水的比重较高，一般是水的3～5倍。但是锰氧化菌的菌体常与其生物氧化锰紧密结合，含有生物氧化锰的菌体总体比重范围一般在1.5～3之间；简单地通过重力场进行锰氧化菌分离时其分离效果不稳定，效率不高。并且，分离效果还易受反应器内营养条件、培养周期和剪切力等的影响，现有相关技术缺乏能够有效实现锰氧化菌分离、连续培养以及批量产出的装置或方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种锰氧化菌连续培养装置及方法，以解决现有相关技术的上述问题，实现锰氧化菌的大批量、连续化培养和分离。

2、本发明的第一方面，提供锰氧化菌连续培养装置，包括反应器，反应器顶部设有出水口，底部设有生物质排放口、进气口以及回流进水口，出水口通过循环泵与回流进水口连通，营养液通过进料泵与回流进水口连通，风机连接进气口以向反应器内曝气；反应器内顶端设有水质检测器，所述水质检测器的测量指标包括溶解氧、ph值以及浊度；所述水质检测器与控制系统连接，循环泵、进料泵和风机通过所述控制系统与水质检测器联锁，控制各设备的开启、关闭或输出功率的大小；

3、所述反应器内设有倒v形隔板，倒v形两边分别为分隔斜板和分隔纵板，均相对于反应器底面悬空；分隔斜板边沿的水平高度高于分隔纵板的边沿；反应器中分隔纵板远离分隔斜板侧的空间为气提区，所述进气口及回流进水口均位于气提区；反应器中在分隔纵板另一侧的空间中，设有v形斗状结构，为沉淀区；v形两侧中与分隔纵板相邻的一侧的水平高度高于另一侧，且位于分隔斜板的下方；所述生物质排放口设于v形斗状结构的最低点。

4、可选地，所述气提区的宽度为反应器总宽度的1/30～1/5，气提区的垂直高度为反应器总有效水深的10/40～37/40。

5、可选地，所述沉淀区的v形斗状结构中，v形两侧中与分隔纵板相邻的一侧与分隔纵板之间的空间属于回流区，回流区的宽度为反应器总宽度的1/10～1/50。

6、可选地，所述分隔斜板的底面投影宽度为反应器总宽度的1/8～1/2，分隔纵板到水面的距离为总有效水深的1/20～1/2，分隔纵板悬空于反应器底面的距离为反应器总有效水深的1/40～1/4。

7、可选地，所述分隔纵板为竖直方向设置，所在面垂直于反应器底面；分隔斜板与分隔纵板的内夹角为20～80°。

8、可选地，所述营养液中含有浓度>50mg/l的锰离子，营养液ph范围为4.0～7.5。

9、可选地，所述反应器顶部靠近出水口的一侧设有溢流挡板。

10、可选地，所述气提区底部进气口的上方设有曝气组件，所述曝气组件包括曝气头。

11、本发明的第二方面，提供使用上述的锰氧化菌连续培养装置进行锰氧化菌培养的方法，包括：向反应器中加入污泥和营养液；控制反应器内反应液的溶解氧浓度范围在0.5～4.5mg/l，ph范围6.0～8.0，出水口处反应液浊度范围500～10000ntu。

12、可选地，上述方法包括根据水质检测器的检测结果，通过控制系统调节循环泵流量，以维持浊度范围。

13、可选地，上述方法包括通过控制系统调节风机曝气风量，以维持反应器内溶解氧浓度范围。

14、可选地，上述方法包括根据水质检测器的检测结果，调节营养液ph，通过控制系统调节进料泵流量，以维持反应器内反应液的ph范围。

15、本发明的锰氧化菌连续培养装置，能够将锰氧化菌从污泥等含有混合微生物的环境介质中筛选、富集、分离出来，且能够实现锰氧化菌的连续化培养和菌剂的持续性获得。具体而言，通过反应器装置结构的设计，在一体式反应器内部形成了气提区、沉淀区以及回流区，实现气提、沉淀、回流功能，从而利用锰氧化菌的菌体比重差异将锰氧化菌进行有效筛选和培养。更进一步地，通过反应器各部分构件的尺寸设置，优化了气提、沉淀和回流的效果。通过研究反应器内溶解氧等指标对于出水口浊度的影响，形成了包括溶解氧、浊度等有效运行调控参数，有效控制培养装置的运行效果，实现锰氧化菌及其生物氧化锰的连续高效培养和分离获取。

技术特征：

1.一种锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，包括反应器，反应器顶部设有出水口，底部设有生物质排放口、进气口以及回流进水口，出水口通过循环泵与回流进水口连通，营养液通过进料泵与回流进水口连通，风机连接进气口以向反应器内曝气；反应器内顶端设有水质检测器，所述水质检测器的测量指标包括溶解氧、ph值以及浊度；循环泵、进料泵和风机通过控制系统与水质检测器联锁；

2.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，气提区的宽度为反应器总宽度的1/30～1/5，气提区的垂直高度为反应器总有效水深的10/40～37/40。

3.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，沉淀区的v形斗状结构中，v形两侧中与分隔纵板相邻的一侧与分隔纵板之间的空间属于回流区，回流区的宽度为反应器总宽度的1/10～1/50。

4.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，分隔斜板的底面投影宽度为反应器总宽度的1/8～1/2，分隔纵板到水面的距离为总有效水深的1/20～1/2，分隔纵板悬空于反应器底面的距离为反应器总有效水深的1/40～1/4。

5.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，分隔纵板为竖直方向设置，所在面垂直于反应器底面；分隔斜板与分隔纵板的内夹角为20°～80°。

6.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，所述营养液中含有浓度>50mg/l的锰离子，营养液ph范围为4.0～7.5。

7.根据权利要求1所述的锰氧化菌连续培养装置，其特征在于，反应器顶部靠近出水口的一侧设有溢流挡板；气提区底部进气口的上方设有曝气组件，所述曝气组件包括曝气头。

8.使用权利要求1-7任一所述的锰氧化菌连续培养装置进行锰氧化菌培养的方法，其特征在于，包括：向反应器中加入污泥和营养液；控制反应器内反应液的溶解氧浓度范围在0.5～4.5mg/l，ph范围6.0～8.0，出水口处反应液浊度范围500～10000ntu。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据水质检测器的检测结果，通过控制系统调节循环泵流量，以维持浊度范围。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过控制系统调节风机曝气风量，以维持反应器内溶解氧浓度范围；根据水质检测器的检测结果，调节营养液ph，通过控制系统调节进料泵流量，以维持反应器内反应液的ph范围。

技术总结本发明涉及环境微生物领域，提供一种锰氧化菌连续培养装置及方法，装置包括反应器，反应器设有出水口、生物质排放口、进气口以及回流进水口，营养液通过进料泵与回流进水口连通，风机连接进气口以向反应器内曝气；反应器内顶端设有水质检测器，测量指标包括溶解氧、pH值以及浊度；循环泵、进料泵和风机通过所述控制系统与水质检测器联锁。通过反应器装置结构的设计，在一体式反应器内部实现气提、沉淀、回流功能，从而利用锰氧化菌的菌体比重差异，能够将锰氧化菌从污泥等含有混合微生物的环境介质中筛选、培养、富集、分离出来，实现锰氧化菌的连续化培养和菌剂的持续性获得。技术研发人员：陈勇,张永军,尹瑞琴,张奇琦,徐安琳,涂勇,付泊明,崔韬受保护的技术使用者：江苏省环境工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18