专利名称：一种内循环气升式微生物培养反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物反应器领域，涉及一种气升式微生物培养反应器，具体说是一种用于脱硫菌种的扩大培养生物反应器。
背景技术：
生物反应器是生物工程的核心设备，其结构的合理性直接决定反应器生物加工的效率，生物反应器的研究一直是生物工程的核心问题之一。目前，生物脱硫过程在脱硫途径、微生物活性等机理研究取得了一定进展，但对于生物脱硫核心设备生物反应器研究较少。要使生物脱硫技术得以在工业应用中扩大，必须设计适用于生物反应过程的反应器。目前应用于生物过程的反应器主要有搅拌式反应器、气升式反应器、流化床反应器、固定床反应器和膜反应器。相对而言，气升式反应器(Airlift Loop Reactor,简记为ALR)具有热质传递速率高、供气效率高、结构简单、流化效果好和能量耗散均匀等优点，使得微生物细胞能够保持良好地悬浮状态，并获得足够的氧气来进行代谢活动，是较理想的生物反应器。气升式反应器是一种用于气一液两相或气一液一固三相过程的接触反应装置，属于气力搅拌反应器。它利用空气喷射动能和流体在罐内的密度差造成流体循环流动，以实现发酵液的搅拌、混合和氧的传质。气升式反应器一般由升气管和降液管两个液体池组成。根据升气管和降液管的位置，可将气升式反应器分为内循环气升式反应器和外循环气升式反应器两类。由于生物脱硫技术存在着菌种生长周期长，繁殖速度慢，不易调试，理论研究与实际应用相脱节等主要问题；而且现有的微生物培养主要在价格昂贵的发酵罐中进行，造成微生物培养成本增加，阻碍了生物脱硫技术在废气废液处理领域的推广应用。因此，结合废气处理微生物菌剂应用的特点，研究适宜的大规模培养生物反应器装置，为进行含硫工业废气的微生物脱硫奠定物质基础。 发明内容为克服现有微生物扩大培养装置结构繁琐、工艺流程复杂及菌种培养速率可控性差等缺点，特设计了本内循环气升式微生物培养反应器。本设备制造简单、价格低廉。使用本技术提供的生物反应器进行培菌，具有培菌与脱硫试验一体化、培育迅速、针对性强、操作方便安全等优点。本实用新型涉及一种内循环气升式生物反应器，主要由供气系统、供液系统、循环反应腔、电控系统、排气系统和排液系统组成；其特征是反应器内有一同心导流筒，反应器上部设有菌悬液加料口、营养液加液口和尾气排放口，反应器内部设有温度探头、pH电极、溶解氧电极和微孔布气器，反应器下部设有进气/液口、空气曝气管和营养液废液出口。本实用新型气升式生物反应器用于培育脱硫菌种的培菌方法，其特征是包括:(I)往气升式生物反应器中按1(Γ100:1比例注入营养液和菌悬液，并调节初始PH值为中性；[0009](2)通入空气代替传统机械式搅拌进行曝气，曝气量Qaik为80(Tl200 L/h，控制溶解氧浓度水平；(3)维持气升式生物反应器中溶液的pH值为6 8、温度25 35°C ；(4)控制内循环气升式生物反应器中的电导率，并通过定期排放营养液废液，并补充新鲜营养液，维持电导率在2(T60 mS/cm范围内。本发明的优点是:用内循环气升式生物反应器进行脱硫菌种的培养，脱硫菌种的培育密度可更快达到较高水平，反应器能够给菌种提供更充足的溶解氧，且溶解氧的变化较稳定，培育系统具有启动迅速、菌种丰富针对性强、操作方便安全、驯化方式多样化等优点。因此可见，气升式生物反应器在脱硫菌种的培养方法具有明显的技术优势。
图1为本发明实施例中内循环气升式生物反应器的结构示意图。图中，I空气曝气管，2营养液废液排出口，3进气/液口，4菌悬液加料口，5尾气排放口，6营养液加液口，7控温夹套，8固定条，9导流筒，10溶解氧电极，11 pH电极，12温度探头，13电导率电极，14微孔布气器。
具体实施方式
下面通过实施例和附图 ，对本发明加以详细描述。如附图1所示，本发明实施通过气升式生物反应器来实现的，主要由供气系统、供液系统、循环反应腔、电控系统、排气系统和排液系统组成；其特征是内部有一导流筒9，通过上下两个固定条8，固定于反应器中心，导流筒下端距微孔布气器13处10 30cm。反应器上部设有菌悬液加料口 4、营养液加液口 6、尾气排放口 5。反应器下部设有进气/液口
3,底部设有空气曝气管I,曝气管I与微孔布气器14相通,并有营养液废液排出口 2 ;为控制溶解氧浓度、pH值和电导率,反应器还设有在线检测的溶解氧DO电极10、pH电极11和电导率电极12，反应器的温度通过温度探头13测定，由反应器外部的控温夹套7来维持稳定。供气系统是反应器底部的空气曝气管I经由微孔布气器14，进入导流筒9进行曝气；供液系统包括营养液加液口 6和菌悬液加料口 4，按1(Γ100:1比例加入；循环反应腔实则是同心外筒与内导流筒9组成；电控系统包括溶解氧DO电极10、ρΗ电极11、电导率电极12和温度探头13，在线实时监控溶解氧浓度、pH值、电导率和温度各工艺参数；排气系统为曝气后的空气由尾气排放口 5排出；排液系统为营养液废液排出口 2。所用分析测试方法为:脱硫菌种生长曲线中生长指标OD (Optical Density)值采用7230G型分光光度计测定。实施例1按配方配备所需的营养液，置入三角瓶包扎后放入蒸汽灭菌锅中，进行高压湿热灭菌，在121°C 123°C、0.12 MPa下，灭菌20 30 min,取出冷却至室温。使用上述灭菌营养液，以S2_为能源，温度为25 °C, pH=8，脱硫菌种接种量为10%，曝气量Qaik为800 L/h,培养25 h后，用未接种培养基作为对照，测OD42tl为0.95。[0023]实施例2使用上述灭菌营养液，以S2_为能源，温度为30 °C, pH=7，脱硫菌种接种量为10%，曝气量Qaik为1000 L/h，培养30 h后，用未接种培养基作为对照，测OD42tl为1.15。
权利要求1.一种内循环气升式微生物培养反应器，主要由供气系统、供液系统、循环反应腔、电控系统、排气系统和排液系统组成，其特征是反应器内有一同心导流筒，反应器上部设有菌悬液加料口、营养液加液口和尾气排放口，反应器内部设有温度探头、pH电极、溶解氧电极、电导率电极和微孔布气器，反应器下部设有进气/液口、空气曝气管和营养液废液出口。
2、如权利要求1所述的反应器，其特征是反应器内部有一导流筒(9)，通过上下两个固定条(8)，固定于反应器中心，导流筒下端距微孔布气器(14)10 30cm ;反应器下部设有进气/液口(3),底部设有空气曝气管(I),曝气管(I)与微孔布气器(14)相通,并有营养液废液排出口(2);反应器还设有在线检测的溶解氧电极(10)、pH电极(11)和电导率电极(12)，反应器的温度通过温度探头(13)测定，由反应器外部的控温夹套(7)来维持稳定。
专利摘要本实用新型涉及一种内循环气升式微生物培养反应器，主要由供气系统、供液系统、循环反应腔、电控系统、排气系统和排液系统组成。其特征是反应器内有一同心导流筒，反应器上部设有菌悬液加料口、营养液加液口和尾气排放口，反应器下部设有进气/液口、空气曝气管和营养液废液出口,反应器内部设有微孔布气器和温度探头、pH电极、溶解氧电极、电导率电极，通过电控系统在线检测温度、pH值、溶解氧浓度和电导率工艺参数。该气升式生物反应器具有培育与脱硫一体式、操作方便安全、培菌速度快、菌种培育针对性强、溶解氧充足且稳定、驯化方式多样化等优点。
文档编号C12M1/00GK203065461SQ201220539608
公开日2013年7月17日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者郝爱香, 毛松柏, 孔京, 朱燕 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院