本发明涉及机械领域，特别涉及一种用于微生物发酵的装置。
背景技术：
我国从二十世纪80年代开始开展有关藻类生烃模拟研究，九十年代初以来模拟藻类多样化，如丛粒藻、颗石藻、盘星藻、单细胞海藻、多细胞马尾藻、海相浮游藻类和底栖藻类，等等。通过这些模拟实验研究，证实了细菌和藻类是最主要成烃母质，具有早期、多期连续生烃和出现多次生烃高峰等生烃演化特点。但藻类热模拟产烃研究，主要用新鲜藻体为材料，藻类死亡和沉积过程中发生的水解作用和微生物降解作用没有引起足够重视。死亡有机质从水柱沉积下来后，大部分原始有机质被微生物分解和选择性吸收，剩余组分与微生物残体一起，经还原、缩聚等作用形成干酪根。异养微生物，主要是细菌，在水柱、沉积物孔隙水的有机质分解过程中，扮演着关键角色。
正是这些微生物降解作用，加之动物捕食、扰动等生物活动，使得沉积有机质不仅自身数量和质量上发生了显著变化，还对其沉积环境的改变和物质循环起到了特殊作用和贡献，暗示着用现代有机质开展生烃模拟实验时，切实需要根据上述微生物降解作用首先对有机质样品如藻类进行微生物改造，使生烃模拟实验结果更接近于地质实际。
而目前关于蓝藻处理方面的设备主要适用于蓝藻的资源化利用，并不适合于为现代有机质生烃演化实验提供经历喜氧、厌氧微生改造过程的合适的模拟样品。因此，亟需开发出一种用于上述过程的模拟装置。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于微生物发酵的装置，特别是用于微生物降解藻类有机质的模拟装置，所述装置包括：设有反应室口的反应室，与所述反应室口配合使用的反应室盖，并且在所述反应室盖上开设有第一通孔；置于所述反应室内的搅拌器；设有容器口的第一容器；以及与所述容器口配套的容器盖，并且在所述容器盖上开设有第二通孔；所述反应室和所述第一容器通过第一导管密闭连接，且所述第一导管的两端分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔。
本发明提供的模拟装置，根据沉积有机质的微生物降解作用，结合优质烃源岩的发育环境，适用于蓝藻有机质微生物喜氧、厌氧降解。其旨在有效制取腐殖化有机质，为现代有机 质生烃演化实验提供合适的模拟样品。
在一个具体实施例中，所述装置还包括第二容器，所述第二容器能够与所述第一容器通过第二导管相连，且所述第一容器与所述第二导管密闭配合。
在一个具体实施例中，所述第一容器中有装满的饱和氯化钠溶液。
在一个具体实施例中，所述第二容器的侧壁上设置有刻度。
在一个具体实施例中，所述装置还包括用于向所述反应室输送含氧气体的器件，特别是输送空气的器件。
在一个具体实施例中，所述反应室的侧壁的近底部处设有阀门。
在一个具体实施例中，所述装置还包括用于控制反应室温度的控温器以及用于测量所述反应室温度的测温器。
在一个具体实施例中，所述控温装置包括加热器和冷却器。
在一个具体实施例中，所述反应室盖和/或所述容器盖的材质选自聚四氟乙烯；所述反应室、第一容器和第二容器中的至少一种的材质选自玻璃。
本发明的有益效果：
(1)可以直接或间接地通过反应室盖上的通孔通入大气(或氧气)形成有氧环境，而搅拌可使反应室内蓝藻内形成比较均匀的有氧环境。
(2)密封容器盖上的通孔既可接入导入气体的导管，即可通入空气，又可作为采集产物气体的通道。
(3)反应室内产生的气体排入到第一容器中产生的压力使得第一容器内的饱和氯化钠溶液流入到第二导管中，然后再通过第二导管排出的水的体积可测得气体产物的体积。
(4)采用惰性的聚四氟乙烯材质制成的部件可减少部件材料对微生物降解藻类有机质过程中的影响。
附图说明
图1为微生物降解藻类有机质的模拟装置示意图。其中，1为反应室，2为反应室盖，3为搅拌器，4为第一导管(气体导管)，5为第二导管(氯化钠溶液导管)，6为容器盖，7为第一容器，8为第二容器，9为阀门。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做以下详细说明。
实施例1
本发明设计了一种可将蓝藻有机质进行微生物喜氧、厌氧降解的小型模拟实验装置。这种装置可以实现对蓝藻有机质进行微生物喜氧、厌氧降解改造，有效制取腐殖化有机质，同时还可在蓝藻降解过程中收集气体产物，为现代有机质生烃演化实验提供合适的模拟样品，以开展接近于地质实际的生烃模拟实验。
如图1所示为微生物降解蓝藻有机质的小型模拟实验装置，其至少包括以下部件，设有反应室口的反应室1，与所述反应室口配合使用的反应室盖2，并且在所述反应室盖2上开设有第一通孔；置于所述反应室内的搅拌器3；设有容器口第一容器7；以及与所述容器口配套的容器盖6，并且在所述容器盖6上开设有第二通孔；所述反应室1和所述第一容器7通过第一导管4密闭连接，且所述第一导管4的两端分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔。
搅拌器3可以为旋桨式搅拌器，可以由不锈钢材质制成，并其外层可以带有聚四氟乙烯涂层。
反应室1的材质可以由玻璃材质制成，并且可以为双层玻璃，其反应室口部为圆口，带有聚四氟乙烯材质的圆柱状反应室盖2与容器口尺寸匹配。在一个具体实施方式中，在所述反应室1的侧壁的近底部处有一阀门9，其可用于排放反应室1内液体或用于向反应室1内充入气体，例如通过此阀门9通入氩气而排空反应室1内空气，使得反应室1内形成厌氧环境。
第一容器7的材质可以由玻璃材质制成，其容器口部为圆口，带有聚四氟乙烯材质的圆柱状反应室盖6与容器口尺寸匹配。
在一个具体实施方式中，所述装置还包括能够与所述第一容器7通过第二导管5相连的第二容器8，且所述第一容器7与所述第二导管5密闭配合。
其中，第一导管4和第二导管5可以为聚四氟乙烯管，该两个导管可以分别带有一截橡胶软管。也就是说，所述橡胶软管的两端连接聚四氟乙烯管，并且橡胶软管可用夹子夹紧以起到关闭导管连通的作用。
在一个具体实施方式中，所述第一容器7中有装满的饱和氯化钠溶液。
在一个具体实施方式中，所述第二容器8上设置有刻度。
第二容器8可以由玻璃材质制成，其为敞口，并可以如图1所示的那样与第一容器7连体。当其带有刻度时，可计量液体体积。
在一个具体实施方式中，所述装置还包括用于向所述反应室1输送含氧气体的器件，特别是输送空气的器件。
在一个具体实施方式中，所述反应室1的侧部近底部设有阀门9。
在一个具体实施方式中，所述装置还包括用于控制反应室温度的控温器以及用于测量所述反应室温度的测温器。
在一个具体实施方式中，所述控温装置包括加热器和冷却器。其中，所述冷却器可以为循环流动水冷却器。
在一个具体实施方式中，所述反应室盖2和/或所述容器盖6的材质选自聚四氟乙烯；所述反应室1、第一容器7和第二容器8中的至少一种的材质选自玻璃。
实施例2
微生物降解蓝藻有机质小型模拟实验
微生物降解蓝藻有机质小型模拟实验装置工作过程是：
1)将蓝藻样品采集放置于反应室1中，装满蓝藻，对蓝藻进行细胞破碎(所述蓝藻的破碎也可以在装入反应室前进行)，得到蓝藻破碎混合液，此时，不必塞紧由聚四氟乙烯材质制成的反应室盖2，安装好搅拌器3后进行搅拌，按照微生物改造方案进行自然水解过程。在此过程中，不需要收集气体，因此，此时，反应室1与第一容器7暂时先不通过第一导管4相连。
2)水解完成后接种喜氧细菌(脱硫菌)，用搅拌器3搅拌进行喜氧过程；在此过程中，也不必塞紧反应室盖2，即可以敞口操作。其中，喜氧细菌的氧化作用方式：CH2O+O2→CO2+H2O。
3)待喜氧过程完毕后，通过阀门9，或在反应室盖上又开设的一个第三通孔以用于通入氩气形成厌氧环境，然后接种硝酸盐还原菌，在反应室盖2的第一通孔上插入第一导管4，并通过导管4与容器盖6上的第二通孔密闭相连。其中，容器盖6用于密闭第一容器7的容器口，第一容器7中加满饱和氯化钠溶液。在容器盖6上开设一个第四通孔，第二导管5的一端插入到所述第四通孔中，并且第二导管5可以深入到第一容器内的接近容器底处，以保证所述第二导管5能够根据反应室1中产生的气体的量正常的导出第一容器中的溶液。且第四通孔与第二导管5密闭配合(或称做过盈配合)。所述第二导管5的另一端置于敞口的第二容器8中，以用于收集在反应过程中，由于反应室中产生的气体通入到第一容器而导致第一容器排出的饱和氯化钠溶液。其中，在此步骤中的厌氧细菌以NO3-作为氧源来进行：6CH2O+4NO3-(或NO2-)→6CO2+6H2O+2N2。
4)然后，将反应室1中的材料进行脱氮处理后再接种硫酸盐还原菌，并在恒温(例如37℃)缺氧条件下处理。在此步骤中的厌氧细菌以SO42-为氧化剂来进行：2CH2O+SO42-→2CO2+H2O+H2S。
5)通过第二容器8上的刻度可观测在厌氧改造过程中产生的气体量，同时也可通过注射器在第一导管4中的橡胶软管采集气体样品进行分析。
6)厌氧过程完成后，打开反应室盖2转入冷冻干燥器中进行干燥即可获得符合成烃模拟实验的样品。
由于在微生物降解蓝藻有机质过程中，蓝藻与水体会分层，可通过阀门9将过多水体排放，在符合实验要求的情况下，从反应室口补充添加蓝藻，以保证后续实验所需样品量。
实验结束后，实现了对蓝藻有机质进行微生物喜氧、厌氧降解，有效制取腐殖化有机质，同时还可在蓝藻降解过程中收集气体产物，为现代有机质生烃演化实验提供合适的模拟样品，以开展接近于地质实际的生烃模拟实验，研究藻类在不同演化阶段实验产物的地球化学特征，为建立烃源岩形成及成烃演化过程模型提供基础实验数据。
实施例3
各种藻类有机质微生物降解小型模拟实验
1)水解阶段：将新鲜藻放入模拟装置中，利用控温装置控制反应室1的温度为37℃恒温，水解7天。
2)好氧阶段：将水解藻接种脱硫菌，在好氧条件下脱硫处理30天，微生物在好氧条件下可将硫转化为硫酸盐，微生物从氧化硫化氢、单质硫、硫代硫酸盐及多硫磺酸盐中获得能量。
3)厌氧阶段：将好氧处理过的蓝藻，通入氩气形成厌氧环境，接种硝酸盐还原菌处理7天；再接种硫酸盐还原菌厌氧处理70天，将处理后的产物滤干过多水分，转入冷冻干燥器中，进行干燥即可得到可用于开展生烃模拟实验的腐殖化有机质。