一种磁电诱导生物反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种磁电诱导厌氧氨氧化菌激活生物反应器，包括反应器本体和反应器自下而上的进水缓冲区、升流式反应器、三相分离区、外周水浴保温套，其特征是：三相分离区包括一级三相分离区和二级三相分离区，在反应器本体内还设置在磁场产生系统和电场产生系统，池底还设置有循环混合搅拌系统，磁场产生系统和电场产生系统与控制系统相连。本反应器可用于激活生物活性降低或濒临失活的细菌，逆转失活过程，恢复细菌细胞的生物活性，达到复壮目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物反应器领域，尤其涉及一种采用磁电诱导的方法复壮细菌的生物反应器。
技术介绍
很多细菌，特别是那些人类需利用其某种特性为人类提供某种服务的细菌，会出现在高效运行一段时间，某特定活性下降甚至丧失的情形，需要反复引入新细菌才能高效地保持该性能的服务功能，例如人们在研究厌氧氨氧 化脱氮细菌生物脱氮活性时就会遇到这样的情形厌氧氨氧化细菌的脱氮活性会随细菌脱氮作用时间的加长而逐渐失活以致完全丧失甚至变黑、变臭，因此及时复壮细菌，保持其脱氮活性的稳定性，是进行工程应用、为人类消除氮污染、保证氮循环的前提。厌氧氨氧化是自然界重要的氮循环阶段，也是废水生物脱氮研究的新领域，其在消除水体氮污染的工程利用中有着无可替代的作用，具有广泛而深远的应用前景，是目前国际上脱氮技术流域最大的研究热点之一。对于利用厌氧氨氧化作用进行工程实践的研究，虽然在国际上非常热门，但在我国，该研究多处于实验室阶段，其中的一个主要问题是在厌氧氨氧化菌运行一段时间后，常发生脱氮活性逐渐丧失的现象，如果不及时采取一定措施，最后失活的细菌会发生大量死亡解体，菌体发黑变臭的后果。电转化法作为一种常规的外源DNA转移方法，具有操作简便、快速、转化效率高等优点。通过电转化的方法实现遗传物质的转移，使失去某种特性的细菌重新获得该种特性，也能加快细菌的遗传变异，是复壮细菌，获取某种具有特定性能细菌的常用方法。电转化法在放线菌基因操作中已有许多成功的应用，如在变铅青链霉菌{Streptomyces Iividans) >小链霉菌CS、酒红链霉菌(51 r/aaceiAs)、龟裂链霉菌(51等都有成功的报导。磁致生物效应一直是磁效应领域的研究热点，国内外大量研究表明，磁场作用于生物体后，在生物体内可引起一系列的生物学反应。部分专家认为磁场会影响生物体内的蛋白质大分子和酶，使生物体内酶活性增强，提高酶反应速度；另外，磁场还会提高生物细胞膜的通透性，使水和氧分子及一些能受磁作用活化的金属离子等易于进入细胞。通过磁化处理污水的生物效应实验，可以发现磁通密度为O. 37T时，好氧微生物活性增加17. 3%，水藻的初级生产力由对照样的每天8. 4-10g/m3提高到每天16. 9g/m3 ;脱氢酶脱色试验表明，磁场的存在对微生物的生长及新陈代谢有利，从而促进对有机物的吸附和利用，增强微生物氧化降解有机物的能力。因此，磁致生物效应和电(场)致生物效应在复壮细菌中具有重要作用。使用外加的高压电场和磁场，基于生物介电质对复合磁电场的应激反应研究磁电作用的生物效应，在实验中确定和获得某种菌株的“频率作用窗”、“功率(振幅)作用窗”和“作用时间窗”，找到生物效应规律，激活或复壮正在逐渐失去某种活性的菌株，使得菌株重新恢复活性，维持其某种有益于人类的作用状态，对人类利用其特定性状为人类生产生活服务，是微生物利用中经常遇到和解决难题的有效途径。目前，国内已有用于“难降解有机废水的电生物处理装置”专利(公开号CN1435379)，和“用于处理有机废水的磁生物反应分离装置”专利(公开号CN201593005U)等，但尚无用于对细菌进行磁电诱导的生物反应器。而研究表明，无论是磁场处理和电场处理，只要强度适宜，都可以对生物产生有益效应，特别是对一些退化菌株的复壮过程，具有较好的促进作用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能产生特定磁场电场的磁电诱导型生物反应器，该反应器能起到对失活细菌细胞的刺激诱导作用，引起正处于失活过程的细菌在生理生化过程发生某种改变，从而逆转失活过程，使 正失活的细菌细胞活性得以恢复，达到复壮的目的。实现本技术目的的技术方案如下本技术磁电诱导厌氧氨氧化菌激活生物反应器，包括反应器本体和反应器本体自下而上的进水缓冲区、升流式反应室、三相分离区、磁场和电场产生系统和外周的水浴保温套，与现有技术不同的是三相分离区包括一级三相分离区和二级三相分离区，在反应器本体内还设置在磁场产生系统和电场产生系统，池底还设置有内循环混合搅拌系统，磁场产生系统和电场产生系统与控制系统相连。所述的三相分离区的一级三相分离区的分离装置为活动型，其下部嵌套于升流式反应区内壁，上部延伸出两耳，倒扣于二级三相分离区下端的内壁，需要时可与反应器主体分离；二级三相分离区内部设置挡板共6块，挡板为活动型，以卡槽固定于二级三相分离器上，必要时内置挡板的数目可减少或增加，挡板间分区以导流管相通。所述的电场产生系统包括装在反应区下部相对向的通电碳棒及极板，使用时通入稳定直流电流，产生稳定的辐射型电场。通过改变电流大小，可产生不同强度的电场；通过改变极板与碳棒方向，可产生不同方向的电场，电场产生系统与控制系统相连，外接的控制系统可自由控制电场强度的强弱，以及电场作用的时间、顺序、方式。所述的磁场产生系统包括装于反应区下部另一相对向或上下向的通电螺线圈，使用时通入稳定直流电流，线圈内部产生稳定的均匀磁场。通过改变电流大小，可产生不同强度的磁场；通过改变通电螺线圈方向，可产生不同方向的磁场，磁场产生系统与控制系统相连，外接的控制系统可自由控制磁场强度的强弱，以及磁场作用的时间、顺序、方式。所述的池底内循环搅拌装置是特征是，通过沉没于底部得到内吸式内循环搅拌装置对泥水混合物的吸排，包括定位吸排及移动式吸排，既能使沉淀在进水缓冲区底部的污泥与上部污泥不断翻滚混合，保证沉淀的污泥都能充分进入磁电诱导区，接受磁电诱导作用，又使表层富氧水不易混入下层。本技术的优点和有益效果I)技术新磁电诱导技术结合实现对细菌的培养、复壮作用，达到激活失活厌氧氨氧化菌的目的。单一的电诱导技术或磁诱导技术很难激活已失活或正失活的厌氧氨氧化菌。本反应器通过提供一种能产生特定电场磁场的磁电诱导型生物反应器，通过电场、磁场的组合激活技术，起到对失活细菌细胞的刺激诱导作用，引起正处于失活过程的细菌在生理生化过程发生某种改变，从而逆转失活过程，从而使正失活的细菌细胞活性得以恢复，达到复壮的目的。2)保证接受磁电诱导作用的污泥充分、均匀混合通过池底内循环搅拌装置的沉没式内吸循环搅拌装置的吸排，使沉淀在进水缓冲区底部的污泥与上部污泥不断翻滚混合，保证沉淀的污泥都能充分进入磁电诱导区，接受磁电诱导作用，并尽可能减少氧气的混入。3)利于研究各项作用参数、反应指标通过电场、磁场、温度控制等反应条件或参数的调控组合，有利于探索激活功能失活细菌的各项参数，如最适电压作用范围，电流作用范围，频率作用范围，以获取各参数的“最适作用窗”，为反应器在最佳作用窗口运行提供条件，最大限度地保证激活效率；并使在温度、进水水质等相同条件下，对比研究磁电诱导菌种与非诱导培养菌种生理生化活性上的区别成为可能。附图说明图I是实施例中反应器的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明见图1，本技术反应器下部进水缓冲区I为四面棱锥体，底部设有进水管10，缓冲区I往上为升流式反应区2，呈方形，再往上为三相分离区，三相分离区分为一级三相分离区3与二级三相分离区4，三相分离区上部设有出水管11，顶部装有密封盖并设有出气口 6，升流式反应区2下部装有磁电诱导装置，包括产生电场的主要部分通电碳棒7-1及极板7-2，产生磁场的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁电诱导生物反应器，包括反应器本体和反应器本体自下而上的进水缓冲区、升流式反应室、三相分离区、外周水浴保温套，其特征是：三相分离区包括一级三相分离区和二级三相分离区，在反应器本体内还设置有磁场产生系统和电场产生系统，池底还设置有内循环混合搅拌系统，磁场产生系统和电场产生系统与控制系统相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李天煜，吴宇，韦峰，杨孔萍，刘成良，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：