异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，包括主反应器和预反应器；每个反应器的顶部设置有补料口和培养基注入口，下部设置有曝气装置、沉淀区和排料阀门，通过排料阀门与两固液分离器相连接；主反应器通过补料口与预反应器的固液分离器相连通。预反应器利用主反应器培养后的残液进行再培养，未饱和载体再转移到主反应器进一步培养，本实用新型既充分利用了培养基液，又为载体提供了预附着的过程，提高了培养基的利用率和载体的附着效率，避免了菌剂过多流失，提高了菌剂的稳定性和耐受能力，实现了两反应器的自控连续运行。
【专利说明】异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境工程水处理微生物菌剂培养的，尤其涉及一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置。
【背景技术】
[0002]循环培养是通过某种方式将细胞保留在培养罐中加以循环利用的培养方式，一般通过沉降、离心和膜过滤等方式进行。这些方式都各有一些优缺点，沉降法设备简单，能耗低，但由于培养基较稠密，尤其是培养后期，生物体和培养基混合在一起呈果冻状，难以沉降，培养废液难以分离；离心法适用于含多种粒子的工业培养基，对于大型系统比较合适，但工艺比较复杂，能耗较高；膜过滤法去除废液较彻底，但膜容易被堵塞，且需要添加泵等设备，能耗较高。这几种循环培养方式不但在培养阶段存在一些缺陷，在菌剂保存阶段也会有一些问题，由于菌剂含水率很高，且不易使用风干等方法除去水分，菌剂的干燥保存比较困难。
[0003]载体附着法是高密度培养方式的一种，在培养基中加入载体后，大部分生物体会附着在载体内外表面生长，可以解决传统的菌剂培养方法中，生物体分散生长、固体含水率高而导致固液分离困难的问题，采用合适的方法就能高效地分离废液，从而可以改善沉降、离心和膜过滤等方式在分离废液中存在的缺点。菌剂保存方面，载体附着式循环培养也可以克服传统循环培养的缺陷，由于菌剂附着在载体上，生物体有了支撑，并且载体孔隙率很高，使得风干保存方便且迅速。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的，是针对传统菌剂循环培养方式，如沉降、离心和膜过滤等在废液分离和干燥保存中的不足，将载体附着与循环培养相结合，提供一种实现菌剂高效培养的新的培养装置。
[0005]本实用新型通过如下技术方案予以实现。
[0006]一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，包括反应器、储液池、离心泵和循环管路，其特征在于，所述的反应器为主反应器I和预反应器2 ；
[0007]主反应器I的内部设置有外筒A2和内筒A3，其顶部设置有补料口 Al I和培养基注入口 A12，其下部设置有曝气装置A5，并设置有沉淀区A6，在沉淀区A6的底部设置有排料阀门A7 ;主反应器通过排料阀门A7与固液分离器AS相连接；固液分离器AS的下部一侧设置有格栅A29和残液排放口 A30,固液分尚器A8的底部设置有固液分尚器阀门A9,固液分离器阀门A9的下面呈锥型漏斗状，在锥型漏斗的末端设置有饱和载体排放口 AlO ;主反应器I外表面的中间部位还设置有液位计A4 ；
[0008]预反应器2的内部设置有外筒B17和内筒B18，其顶部设置有补料口 B25和培养基注入口 B26，其下部设置有曝气装置B20，并设置有沉淀区B21，在沉淀区B21的底部设置有排料阀门B22 ;预反应器通过排料阀门B22与固液分离器B23相连接；固液分离器B24的下部一侧设置有格栅B27和废液排放口 B28，固液分离器B23的底部设置有固液分离器阀门B24，固液分离器阀门B24的下面呈锥型漏斗状，锥型漏斗的末端与主反应器(I)顶部的补料口 All相连接；预反应器2外表面的中间部位还设置有液位计B19 ；
[0009]主反应器I固液分离器AS下部的残液排放口 A30连接储液池15，储液池15中的培养基液通过离心泵14和培养基循环管13与预反应器2的顶部相连通，使两个反应器中的培养基液通过离心泵14的作用实现内部的循环；
[0010]所述主反应器I和预反应器2皆为气升式反应器。
[0011]所述主反应器I和预反应器2的有效容积分别为0.Sm3。
[0012]所述主反应器I和预反应器2的内筒A3、内筒B18的直径均为0.5m,
[0013]外筒A2、外筒B17的直径均为lm，两反应器的高度均为2m。
[0014]所述格栅A29、格栅B27的栅条间距为2cm。
[0015]本实 用新型与传统的沉降、离心和膜过滤循环培养装置相比较，大部分菌剂附着在载体上，可利用格栅轻易将废液分离掉，避免了菌剂过多流失，风干保存更为方便快捷，还能够保护微生物细胞不受水流剪切力的影，获得了较高的细胞浓度，提高了菌剂的稳定性和耐受能力。另外，本实用新型将主反应器的培养基废液在预反应器中继续利用，既充分利用了培养基，又为载体提供了预附着的过程，提高了载体附着的效率，两个反应器构成了载体和培养基的循环，实现了自动控制和连续运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型载体附着式循环培养装置的结构示意图。
[0017]图1中的附图标记如下:
[0018]1-主反应器2 -外筒A
[0019]3 -内筒A4 -液位计A
[0020]5 -曝气装置A6 -沉淀区A
[0021]7 -排料阀门A8 -固液分离器A
[0022]9 -固液分离器阀门A10 -饱和载体排放口 A
[0023]11 -补料口 A12 -培养基注入口 A
[0024]13 -培养基循环管14 -离心泵
[0025]15 -储液池16 -预反应器
[0026]17 -外筒 B18 -内筒 B
[0027]19 -液位计B20 -曝气装置B
[0028]21 -沉淀区B22 -排料阀门B
[0029]23 -固液分离器B24 -固液分离器阀门B
[0030]25 -补料口 B26 -培养基注入口 B
[0031]27 -格栅B28 -废液排放口 B
[0032]29 -格栅A30 -残液排放口 A
【具体实施方式】
[0033]本实用新型的一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，主反应器与预反应器选用不锈钢、有机玻璃等材料，采用常规的生产工艺进行制备。两个反应器皆为气升式反应器，两反应器的有效容积分别为0.8m3，主反应器I和预反应器2的内筒A3、内筒B18的直径均为0.5m，外筒A2、外筒B17的直径均为lm，两反应器的高度皆为2m。实际生产中也可根据实际需要确定具体尺寸。
[0034]主反应器I的内部设置有外筒A2和内筒A3，其顶部设置有补料口 Al I和培养基注入口 A12，其下部设置有曝气装置A5，并设置有沉淀区A6，在沉淀区A6的底部设置有排料阀门A7 ;主反应器通过排料阀门A7与固液分离器AS相连接；固液分离器AS的下部一侧设置有格栅A29和残液排放口 A30,固液分尚器A8的底部设置有固液分尚器阀门A(9),固液分离器阀门A9的下面呈锥型漏斗状，在锥型漏斗的末端设置有饱和载体排放口 AlO ;主反应器I外表面的中间部位还设置有液位计A4 ；
[0035]预反应器2的内部设置有外筒B17和内筒B18，其顶部设置有补料口 B25和培养基注入口 B26，其下部设置有曝气装置B20，并设置有沉淀区B21，在沉淀区B21的底部设置有排料阀门B22 ;预反应器通过排料阀门B22与固液分离器B23相连接；固液分离器B24的下部一侧设置有格栅B27和废液排放口 B28，固液分离器B23的底部设置有固液分离器阀门B24，固液分离器阀门B24的下面呈锥型漏斗状，锥型漏斗的末端与主反应器(I)顶部的补料口 All相连接；预反应器2外表面的中间部位还设置有液位计B19 ；
[0036]上述主反应器I和预反应器2的内筒A3、内筒B18的直径均为0.5m，外筒A2、夕卜筒B17的直径均为lm，两反应器的高度均为2m。所述格栅A29、格栅B27其间的格栅间距为2cm。
[0037]主反应器I固液分离器AS下部的残液排放口 A30连接储液池15，储液池15中的培养基液通过离心泵14和培养基循环管13与预反应器2的顶部相连通，使两个反应器中的培养基液通过离心泵14的作用实现内部的循环。
[0038]采用本实用新型的培养装置进行异养硝化好氧反硝化菌剂的培养过程，具体步骤如下:
[0039](I)启动
[0040]①为了在反应器内形成载体附着的梯度，把0.4m3的填料分四次加入。分别在主反应器I和预反应器2中加入各自总填料体积1/4即0.1m3的球形塑料载体，并向两反应器中注满已接种异养硝化好氧反硝化菌剂的培养基液，打开曝气装置A5和曝气装置B20，调节曝气量为0.3?0.6m3/h,以保证两反应器内流化效果良好，开始培养；
[0041]所述主反应器I和预反应器2为气升式反应器。
[0042]所述的总填料体积为主反应器I或者预反应器2有效容积的1/2 ;主反应器I及预反应器2的有效容积皆为0.8m3。
[0043]作为载体的球形塑料填料为直径3cm的轻质填料。
[0044]所述的培养基液为啤酒废水，还可以包括造纸废水、食品厂废水、皮革废水及各种工业加工业废水；
[0045]②第一个周期即O?24h，由于填料附着时间较短，填料未达到饱和，沉降下来的填料较少，所以首先进行主反应器I培养基液的循环；
[0046]打开主反应器I的排料阀门A7，培养基液(可能夹带少许填料，暂且忽略不计)进入固液分离器A8，培养基液残液经过格栅A29、残液排放口 A30流出，进入储液池15储备，当主反应器I中的液面下降到液位计A4设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7，同时通过培养基注入口 A12向主反应器I补充新鲜的培养基液到原始液位，并通过补料口 All和补料口 B25向两个反应器内分别再加入各自总填料体积1/4即0.1m3新鲜的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3?0.6m3/h，以保证流化效果良好；
[0047]③第二个周期即24?48h，沉降下来的填料仍较少，填料仍未达到饱和，所以同时进行预反应器2和主反应器I的培养基液循环；
[0048]自控装置同时打开两个反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液(可能夹带少许填料，暂且忽略不计)进入固液分离器AS和固液分离器B23 ;进入主反应器I固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口 A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器2固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27、废液排放口 B28流出，直接排入系统外的废液池；当两个反应器中的液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22，同时向主反应器补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池A15中的培养基液的残液抽到预反应器2中，到达原始液位，并向两个反应器内再分别加入各自总填料体积1/4即0.1m3新鲜的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3?0.6m3/h,以保证流化效果良好；
[0049]④第三个周期即48?72h，重复步骤(3)操作；
[0050]⑤第四个周期即72?96h，两个反应器中首批投加的各自总填料体积1/4即0.1m3的球形塑料载体菌剂生长量达到最大，进入可沉降状态，沉积于沉淀区A6和沉淀区B21内；主反应器I内的填料由于补充新鲜培养基液培养，填料基本达到饱和；预反应器2内的填料由于利用培养基液残液循环培养，填料未达到饱和，需要进一步附着培养，所以进行填料和培养基液的循环；自控装置同时打开两个反应器的排料阀门，培养基液夹带填料进入固液分离器AS和固液分离器B23 ;进入主反应器I固液分离器AS的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口 A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器2固液分离器B23的培养基液的废液经格栅B27、废液排放口 B28流出，直接排入系统外的废液池，两个固液分离器中的填料被格栅A29和格栅B27截留而留在固液分离器AS和固液分离器B23中；当两个反应器中液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22 ；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器的固液分离器底部的固液分离器阀门A9和固液分离器阀门B24，预反应器2固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器I ;主反应器I固液分离器A8中的载体经饱和载体排放口AlO排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存，排出系统的载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器2的补充载体；再向主反应器I补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液的残液抽到预反应器2中，到达原始液位；再向预反应器中补充总填料体积1/4即0.1m3新的球形塑料载体，调整两个反应器的曝气量为0.3?0.6m3/h,以保证流化效果良好；此时启动完成；
[0051]⑵运行
[0052]每隔一个周期即24h，两个反应器中将有各自总填料体积1/4即0.1m3新的球形塑料载体由于重力大于水流上升力而沉积到沉淀区A6与沉淀区B21内，主反应器沉淀区A6的载体为已附着完成的饱和载体，预反应器沉淀区B21的载体为需进一步附着培养的未饱和载体；自控装置同时打开主反应器和预反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液夹带填料进入固液分离器AS和固液分离器B23 ;进入主反应器I固液分离器AS的培养基液的残液经过格栅A29流出，进入储液池15储备；进入预反应器2固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27流出，直接排入废液池；填料均被两格栅截留而留在两固液分离器中；当两个反应器中液面下降到两液位计设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器固液分离器底部的排料阀门，预反应器2固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器I ;主反应器I固液分离器A8中的饱和载体经饱和载体排放口 AlO排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存；排出系统的载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器2的补充载体；再向主反应器I补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液的残液抽到预反应器中，到达原始液位；再向预反应器2中补充总填料体积1/4即
0.1m3新的的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3?0.6m3/h,以保证流化效果良好。
[0053] 所述步骤1、步骤2的曝气量，当运行稳定后,基本无需调整。
【权利要求】
1.一种异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，包括反应器、储液池、离心泵和循环管路，其特征在于，所述的反应器为主反应器(I)和预反应器(2); 主反应器(I)的内部设置有外筒A(2)和内筒A(3)，其顶部设置有补料口 A(Il)和培养基注入口 A (12)，其下部设置有曝气装置A (5)，并设置有沉淀区A (6)，在沉淀区A (6)的底部设置有排料阀门A(7);主反应器通过排料阀门A(7)与固液分离器A(8)相连接；固液分离器A(S)的下部一侧设置有格栅A(29)和残液排放口 A(30)，固液分离器A(S)的底部设置有固液分离器阀门A(9)，固液分离器阀门A(9)的下面呈锥型漏斗状，在锥型漏斗的末端设置有饱和载体排放口 A(IO);主反应器⑴外表面的中间部位还设置有液位计A(4)； 预反应器(2)的内部设置有外筒B(17)和内筒B(18)，其顶部设置有补料口 B(25)和培养基注入口 B (26)，其下部设置有曝气装置B (20)，并设置有沉淀区B (21)，在沉淀区B (21)的底部设置有排料阀门B(22);预反应器通过排料阀门B(22)与固液分离器B(23)相连接；固液分离器B(24)的下部一侧设置有格栅B(27)和废液排放口 B(28)，固液分离器B(23)的底部设置有固液分离器阀门B (24)，固液分离器阀门B (24)的下面呈锥型漏斗状，锥型漏斗的末端与主反应器(I)顶部的补料口 A(Il)相连接；预反应器(2)外表面的中间部位还设置有液位计B (19)； 主反应器(I)固液分离器A(S)下部的残液排放口 A(30)连接储液池(15)，储液池(15)中的培养基液通过离心泵(14)和培养基循环管(13)与预反应器(2)的顶部相连通，使两个反应器中的培养基液通过离心泵(14)的作用实现内部的循环；
2.根据权利要求1所述的异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，其特征是，所述主反应器(I)和预反应器(2)皆为气升式反应器。
3.根据权利要求1所述的异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，其特征是，所述主反应器(I)和预反应器(2)的有效容积分别为0.Sm3。
4.根据权利要求1所述的异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，其特征是，所述主反应器(I)和预反应器(2)的内筒A(3)、内筒B(IS)的直径均为0.5m，外筒A (2)、外筒B (17)的直径均为lm，两反应器的高度均为2m。
5.根据权利要求1所述的异养硝化好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养装置，其特征是，所述格栅A (29)、格栅B (27)的栅条间距为2cm。
【文档编号】C02F3/30GK203683204SQ201320854887
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】陈育超, 李檬, 于浩鹏, 席兆胜, 孙井梅 申请人:天津大学