一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于生物降解技术领域。更具体地，涉及一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置。
【背景技术】
[0002]石油化工、制药、油漆、涂料、电子制造、表面防腐、制鞋、印刷及交通运输等行业在生产及使用过程中产生大量挥发性有机物(简称VOCs)，挥发性有机物(volatile organiccompounds VOCs)定义为熔点低于室温，沸点在50?260°C之间的有机化合物的总称，目前已鉴定的VOCs达300多种，最常见的是苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、丙酮及丁酮等。VOCs的许多成分具有毒性，有的还具有致癌作用；如苯和甲苯是VOCs相关行业使用广泛的有机溶剂，它们以气态形式存在于空气中，进入人体后可长期滞留，即使低浓度也会带来持续性损害，长期与之接触有引发白血病的可能，苯已被世界卫生组织列为强致癌物。由于工业的迅猛发展，VOCs排放量与日剧增，VOCs因具有排放量大、种类多、毒性强、难降解的特点，已成为全球关注的焦点。
[0003]VOCs的处理方法很多，包括冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法、催化燃烧法、等离子体法、光催化氧化法及生物法等。目前应用较多的主要是吸附法、催化燃烧法、等离子体法和生物法。其中，吸附法主要是将污染物转移至吸附剂，吸收剂需解吸、再生或更换，故其成本高并存在二次污染的风险。催化燃烧法处理比较彻底，但耗能大，成本高。等离子体法是近年来用于处理VOCs的新技术，但此法易产生二次污染，且降解效率低，能耗高，不适宜工业应用。而生物法因操作简单、成本低、无二次污染备受青睐，但是，由于VOCs的水溶性差，导致其可生化性偏低，故限制了该技术的应用。提高VOCs可生化性的重要途径就是对其增溶，表面活性剂对VOCs具有良好的增溶作用。利用表面活性剂提高疏水性有机污染物的溶解性国内外已有展开，但大多利用的是化学表面活性剂，而化学表面活性剂具有毒性且难降解，易引起二次污染。生物表面活性剂(简称BST)不仅具有良好的表面活性和乳化性能，且具有无毒、易于生物降解等独特优势，使其在VOCs生物治理方面具有广阔的应用前景。
[0004]目前利用生物表面活性剂对VOCs增溶主要有以下两种，第一种方法:可在VOCs处理系统中加入纯的生物表面活性剂，但此方法涉及到生物表面活性剂的提取和纯化，故成本极高，同时，在提取与纯化过程中生物表面活性剂可能遭到破坏；第二种方法:可在VOCs反应器中直接接入产能够对VOCs增溶的生物表面活性剂的外源菌，但是也要先分离纯化获取合适的外源菌，而且外源菌与VOCs反应器中的内源菌存在竞争，外源菌因适应能力弱往往无法成为优势菌而失去作用，特别是像VOCs这样的特殊环境，引入的外源菌更难以生存。
[0005]本发明人的前期研究工作得出了一种能够产生V0C增溶剂的增溶菌的活化方法，并以增溶菌的发酵液直接作为增溶剂使用，使用简单、成本大大降低、工艺简单、无二次污染，具有很好的应用价值。但是，该法仍然是采用的传统微生物培养发酵方法，即需在无菌条件下进行培养发酵。对于大规模的实际工程生产应用而言，显然处处需要无菌的条件仍然相对比较复杂、需要额外的提供无菌环境所需的成本。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和技术不足，提供一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置，可实现VOCs增溶微生物的完全开放式的自然发酵，为BST的大批量生产提供技术支持；通过本实用新型的装置和配套使用的自然发酵体系，有望突破VOCs因难溶于水而影响其生物降解这一技术瓶颈，为VOCs的高效生物处理提供科学依据。
[0007]本实用新型的目的是提供一种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置。
[0008]本实用新型上述目的通过以下技术方案实现:
[0009]—种VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置，包括一个无菌操作箱1和若干个依次连接的培养容器2，最后一个培养容器2位于无菌操作箱1外部，其余培养容器2均设置于无菌操作箱1内部；所述培养容器2通过气流管与曝气装置3连接，气流管通过曝气装置3上的通气口密封伸入培养容器2内部；所述依次连接是通过流液管5连接，流液管5两端分别通过培养容器2上的开孔密封伸入培养容器2内部。
[0010]所述流液管5上设置有计量栗6和阀门7 ;优选地，流液管5上还设置有流量计，以控制菌液的流量。
[0011 ] 所述培养容器2用若干层过滤材料4封口，按照培养容器2依次连接的顺序，过滤材料递减一层，位于无菌操作箱1外部的最后一个培养容器2不封口。
[0012]所述流液管5上设置有出液管8，出液管8上设置有阀门，出液管8出口处连接抽液装置9。优选地，所述抽液装置9可为注射器或抽液器等等。
[0013]优选地，所述无菌操作箱1上对应每个培养容器2的位置均设置有手插孔10 ;更优选地，所述手插孔10上设置有密封的内部操作手套，方便操作者将手伸入内部实现对内部的操作，且保证内部环境的密封和无菌。
[0014]更优选地，所述无菌操作箱1内部，每两个培养容器2之间有隔板密封隔开，即保证每个培养容器2处于独立的密闭空间内。
[0015]该装置可用于VOCs增溶菌的开放式发酵培养，实际应用时，已有或者刚采集的VOCs增溶菌先采用摇床驯化培养得到驯化种液，同时，无菌操作箱1内的每个培养容器2使用前装入培养基并灭菌。再将驯化种液接种于无菌操作箱1内的第一个培养容器2内，曝气培养一天后，开启阀门7和计量栗6，将菌液转接至下一个培养容器2内，并且减少一层封口的过滤材料，如此循环下去。
[0016]培养的过程中，可开启出液管8上的阀门，通过抽液装置9抽取发酵液，以检测其对VOCs的乳化效果。当乳化效果稳定时，接下来的每个培养容器2所处的密闭空间不再密闭，即在自然条件下(不再无菌)完成转接工作。
[0017]当封口的过滤材料完全减掉时，即可转接至无菌操作箱1外部的不封口培养容器2，无菌操作箱1外部的不封口培养容器2内的培养基不经过任何灭菌，实现完全开放式自然发酵培养。
[0018]为了操作的更加方便，优选地，无菌操作箱1内部的每两个培养容器2之间的连接为可拆卸式，可根据实际情况的需要和变化增加或减少培养容器2的个数。
[0019]另外，优选地，所述无菌操作箱1内部设置有照明装置和/或灭菌装置。
[0020]优选地，所述过滤材料4为纱布、过滤棉、过滤布或滤膜等。
[0021]更优选地，所述过滤材料4的孔径为0.01?2mm。实际上严格来说，对于过滤材料的孔径不做严格限制，孔径小的材料可少几层，孔径大的材料可多几层，同样都可以满足试验的要求。
[0022]另外，作为一种优选的可实施方案，所述培养容器2为1?5L的广口瓶或发酵罐等，不做严格限制，可根据实际需求量选择。
[0023]另外具体地，作为一种可实施的方案，利用上述VOCs增溶菌的开放式发酵培养装置实现VOCs增溶菌的完全开放式自然发酵培养的方法如下:
[0024]S1.无菌驯化培养:无菌条件下，按2?5 v/v %的接种量，将含有VOCs增溶菌的样品接种到灭菌的发酵培养基，28?32°C、170?200rpm驯化培养36?48h，得到驯化种液；
[0025]S2.无菌培养:按照容器容积的50?60%计，在无菌操作箱1内部的第一个培养容器2中加入发酵培养基，用若干层透气的过滤材料封口后灭菌，按照2?5 v/v %的接种量，无菌条件下转接驯化种液，28?32°C条件下连续曝气培养；
[0026]S3.转接培养:按照步骤S2相同的方法，进行多次转接培养；每次转接，对容器进行封口的过滤材料减少一层；
[0027]S4.半开放培养:当发酵体系稳定后，由无菌接种变为自然接种，即转接无需在无菌条件下进行，其他方法和条件同步骤S2，继续进行转接培养；每次转接，对培养容器2进行封口的过滤材料减少一层；
[0028]S5.完全开放式自然培养:当过滤材料完全减掉时，发酵培养基也不再灭菌，实现完全开放式自然培养；
[0029]其中，所述发酵培养基的配方为:硫酸铵5 g/L，废石油20 g/L，葡萄糖1.0g/L，氯化钾1.0 g/L，磷酸氢二钾1.5 g/L, pH7?7.5，自来水定容；
[0030]步骤S4所述发酵体系稳定是指稳定产生表面活性剂。具体判断的方法:可以测定发酵液对VOCs的乳化效果，乳化效果稳定时，即为稳定产生表面活性剂，即发酵体系稳定。
[0031]优选地，每次转接间隔时间为一天。
[0032]步骤S1所述含有VOCs增溶菌的样品可以为污泥、废水或土壤样品等；所述污泥为工业废水污泥、生活污泥或臭水沟污泥；所述废水为工业废水、生活废水、臭水沟废水；所述土壤为工业废水池附近土壤、臭水沟附近土壤或加油站附近土壤。更进一步地，所述的这些样品均含有烃类物质。
[0033]优选地，步骤S1或S2所述接种量的比例为