一种砂滤池式全程硝化菌富集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种砂滤池式全程硝化菌富集装置。反应器主体为圆柱形罐体，罐体内部填充石英砂，石英砂下方以活性炭过滤板和多孔板作为支撑。活性炭过滤板可以强化过滤效果，防止生物量流失到反应器下部。反应器通过进水装置连续进水，反应器内的培养基通过蠕动泵从底部提升至顶部，实现培养基的内循环。本实用新型专利技术可以为全程硝化菌提供类似水厂砂滤池的寡营养环境，反应器内部填充的石英砂和活性炭过滤板，可供微生物附着生长，还能有效防止生物量的流失，并且使用蠕动泵使培养基缓慢循环，充分扩散，从而实现全程硝化菌的有效富集，获得高纯的富集培养物。

【技术实现步骤摘要】
一种砂滤池式全程硝化菌富集装置
本技术属于微生物富集装置领域，具体涉及一种砂滤池式全程硝化菌富集装置。
技术介绍
硝化作用是自然界氮循环的中间环节，人们通常认为硝化过程分为两步进行，第一步是氨在氨氧化微生物(ammoniaoxidizingmicroorganism，AOM)的作用下氧化成亚硝酸盐，第二步是亚硝酸盐在亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizingbacteria，NOB)的作用下氧化成硝酸盐。理论上，由一种微生物完成从铵态氮到硝酸盐的氧化更具能量优势，而自然界却选择将硝化作用分成两步进行，这个问题困扰了科学家们很多年。2006年，Costa等预测存在一种微生物可以独立将氨氮氧化至硝氮，并将这种理论上能完整进行硝化作用的菌命名为全程硝化菌(comammox)。而直到2015年，两大实验室同时得到了comammox的富集培养物，才证明了comammox的存在。富集培养物的宏基因组数据表明，comammox可以独自完成从氨氮到硝酸盐的氧化。全程硝化菌倾向于生长在缓流、生长基质浓度低的生境中，往往会形成微生物絮体或生物膜。从全程硝化菌的首次发现到现在仅仅三年多的时间，对于它的研究刚刚处于初始阶段，有很多的东西值得我们去探索。然而，由于全程硝化菌的生长较为缓慢，也会与氨氧化细菌、氨氧化古菌以及厌氧氨氧化菌竞争生长，因此较难获得高纯度的富集培养物，这也限制了该反应的机理研究和应用研究。为获得高纯的富集培养物，需要使用一种具有选择性的富集培养装置，可以选择性促进全程硝化菌生长，所以设计一种专门用于全程硝化菌的富集装置具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是通过在反应器中加入石英砂、活性炭过滤板和多孔板模拟砂滤池条件克服微生物的流失，给全程硝化菌提供载体便于形成生物膜，并通过控制温度和pH给全程硝化菌提供适宜生长的环境条件，构建一种仿砂滤池式的全程硝化菌富集装置。本技术具体采用的技术方案如下：一种仿砂滤池式的全程硝化菌富集装置，包括反应器、水浴锅、进水桶、沉淀瓶、出水桶，其中反应器包括圆柱形罐体、控温夹套、反应器pH探头、反应器进水口、反应器出水口、上部采样口、控温夹套出水口、下部采样口、回流出水口、控温夹套进水口、回流进水口、进水桶进料管、进水泵、回流泵、石英砂、活性炭过滤板、多孔板；反应器主体为圆柱形罐体，圆柱形罐体左侧设置反应器进水口和回流出水口，右侧设有反应器出水口、上部采样口和下部采样口，反应器顶部设有伸入反应器内液面以下的反应器pH探头，反应器底部设有回流进水口，反应器内部设有一块沿横截面架设的多孔板，且多孔板上方依次铺有活性炭过滤板和一层石英砂；反应器外侧包裹有控温夹套，控温夹套的左侧设置控温夹套进水口，右侧设置控温夹套出水口，水浴锅与控温夹套出水口和控温夹套进水口相连构成水浴循环回路；所述的进水桶通过进水桶进料管连接反应器进水口，且进水桶进料管上设有进水泵；所述的反应器出水口高于石英砂层体表面，反应器出水口依次连接沉淀瓶和出水桶；所述回流进水口通过带有回流泵的回流管路连接回流出水口。作为优选，所述反应器中，圆柱形罐体的直径为120mm，高度为300mm。作为优选，所述反应器中，石英砂填充量1L。作为优选，所述活性炭过滤板的厚度为1.5cm。作为优选，所述多孔板的厚度为0.5cm。作为优选，所述反应器中，圆柱形罐体顶部设有封盖，且封盖上开设有通气孔和反应器pH探头的安装孔。作为优选，所述上部采样口和下部采样口分别石英砂的表面上方和下方。本技术的反应器采用沉淀瓶出水，每次出水只去除上清液，将部分流失的微生物截留在沉淀瓶中，避免了由于出水导致的生物量流失，有利于全程硝化菌的富集。反应器内部通过石英砂、活性炭过滤板和多孔板模拟砂滤池条件，使得微生物在石英砂表面形成生物膜，有利于全程硝化菌的生长，也能够完全吸附微生物。反应器设置了回流水系统，包含回流出水口、回流进水口和蠕动泵，回流水使得反应器内部实现循环，为全程硝化菌的生长提供了有利条件。反应器由水浴锅和控温夹套的共同作用控制反应器内部的温度，使得反应器能保持在25～30℃最适合全程硝化菌生长的条件，同时通过反应器pH探头监控反应器内部pH波动，并通过调节pH的变化，为全程硝化菌的富集培养提供最适合的环境条件。本技术与现有技术相比有益效果为：1)本技术反应罐首次采用砂滤池式的间歇式(SBR)反应器对全程硝化菌进行富集，有利于微生物的附着和生物膜的生成，避免进出水对全程硝化菌的扰动；2)本技术首次在全程硝化菌富集尾端加入沉淀瓶的设计，极大程度地降低微生物的流失，有利于全程硝化菌的富集培养；3)本技术采用回流水系统，使得培养基可以在反应器内部实现循环，模拟砂滤池的运行，使得生物完全被石英砂截留，不会由于出水导致生物量流失。附图说明图1是仿砂滤池式的全程硝化菌富集装置结构示意图。图2是另一实施例仿砂滤池式的全程硝化菌富集装置结构示意图。图3为反应器运行不同天数后的全程硝化菌富集程度变化。图中：反应器1、控制柜2、水浴锅3、进水桶4、沉淀瓶5、出水桶6，圆柱形罐体7、控温夹套8、反应器pH探头9、反应器进水口10、反应器出水口11、上部采样口12、控温夹套出水口13、下部采样口14、回流出水口15、控温夹套进水口16、回流进水口17、进水桶进料管18、进水泵19、回流泵20、石英砂21、活性炭过滤板22、多孔板23。具体实施方式通过研究表明comammox在寡营养的环境中更具有竞争优势，并且生长时需要依附载体形成生物膜。自来水厂的砂滤池中comammox丰度很高，沙粒表面形成了厚厚的生物膜，因此反应器模仿了普通快滤池的结构，对comammox进行富集培养。如图1所示，仿砂滤池式的全程硝化菌富集装置，其主要包括反应器1、水浴锅3、进水桶4、沉淀瓶5、出水桶6几大部分。其中反应器1包括圆柱形罐体7、控温夹套8、反应器pH探头9、反应器进水口10、反应器出水口11、上部采样口12、控温夹套出水口13、下部采样口14、回流出水口15、控温夹套进水口16、回流进水口17、进水桶进料管18、进水泵19、回流泵20、石英砂21、活性炭过滤板22、多孔板23。反应器1主体为圆柱形罐体7，圆柱形罐体7左侧设置反应器进水口10和回流出水口15，右侧从上到下依次设有反应器出水口11、上部采样口12和下部采样口14，反应器顶部设有封盖，且封盖上开设有通气孔和反应器pH探头9的安装孔。反应器pH探头9安装于封盖上的安装孔中，且其探头的感应端伸入反应器内液面以下，用于检测反应器内反应液的pH值。反应器的圆柱形罐体7底部设有一个半圆壳状的封头，封头的底部设有回流进水口17。反应器的圆柱形罐体7内底部设有一块沿横截面架设的多孔板23，且多孔板23上方依次铺有活性炭过滤板22和一层石英砂21，多孔板23主要对上方的活性炭过滤板22和石英砂21起到支撑作用。活性炭过滤板可以强化过滤效果，防止生物量流失到反应器下部。反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砂滤池式全程硝化菌富集装置，其特征在于包括反应器（1）、水浴锅（3）、进水桶（4）、沉淀瓶（5）、出水桶（6），其中反应器（1）包括圆柱形罐体（7）、控温夹套（8）、反应器pH探头（9）、反应器进水口（10）、反应器出水口（11）、上部采样口（12）、控温夹套出水口（13）、下部采样口（14）、回流出水口（15）、控温夹套进水口（16）、回流进水口（17）、进水桶进料管（18）、进水泵（19）、回流泵（20）、石英砂（21）、活性炭过滤板（22）、多孔板（23）；反应器（1）主体为圆柱形罐体（7），圆柱形罐体（7）左侧设置反应器进水口（10）和回流出水口（15），右侧设有反应器出水口（11）、上部采样口（12）和下部采样口（14），反应器顶部设有伸入反应器内液面以下的反应器pH探头（9），反应器底部设有回流进水口（17），反应器内部设有一块沿横截面架设的多孔板（23），且多孔板（23）上方依次铺有活性炭过滤板（22）和一层石英砂（21）；反应器外侧包裹有控温夹套（8），控温夹套（8）的左侧设置控温夹套进水口（16），右侧设置控温夹套出水口（13），水浴锅（3）与控温夹套出水口（13）和控温夹套进水口（16）相连构成水浴循环回路；所述的进水桶（4）通过进水桶进料管（18）连接反应器进水口（10），且进水桶进料管（18）上设有进水泵（19）；所述的反应器出水口（11）高于石英砂（21）层体表面，反应器出水口（11）依次连接沉淀瓶（5）和出水桶（6）；所述回流进水口（17）通过带有回流泵（20）的回流管路连接回流出水口（15）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种砂滤池式全程硝化菌富集装置，其特征在于包括反应器（1）、水浴锅（3）、进水桶（4）、沉淀瓶（5）、出水桶（6），其中反应器（1）包括圆柱形罐体（7）、控温夹套（8）、反应器pH探头（9）、反应器进水口（10）、反应器出水口（11）、上部采样口（12）、控温夹套出水口（13）、下部采样口（14）、回流出水口（15）、控温夹套进水口（16）、回流进水口（17）、进水桶进料管（18）、进水泵（19）、回流泵（20）、石英砂（21）、活性炭过滤板（22）、多孔板（23）；反应器（1）主体为圆柱形罐体（7），圆柱形罐体（7）左侧设置反应器进水口（10）和回流出水口（15），右侧设有反应器出水口（11）、上部采样口（12）和下部采样口（14），反应器顶部设有伸入反应器内液面以下的反应器pH探头（9），反应器底部设有回流进水口（17），反应器内部设有一块沿横截面架设的多孔板（23），且多孔板（23）上方依次铺有活性炭过滤板（22）和一层石英砂（21）；反应器外侧包裹有控温夹套（8），控温夹套（8）的左侧设置控温夹套进水口（16），右侧设置控温夹套出水口（13），水浴锅（3）与控温夹套出水口（13）和控温夹套进水口（16）相连构成水浴循环回路；所述的进水桶（4）通过进水桶进料管（18）连接反应器进水口（10），且进水桶进料管（18）...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宝兰，赵宇翔，杨韦玲，胡佳杰，王家骐，叶天强，胡勤海，郑平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33