一種硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物同步脫氮除碳工藝，尤其涉及一種硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]甲烷是最簡單的碳?xì)浠衔?，是人類生活中不可或缺的燃料，在人類的生產(chǎn)生活中扮演著重要的角色。同時，甲烷又是地球大氣中僅次于二氧化碳(CO2)的第二號重要的溫室氣體，其引起的溫室效應(yīng)是等摩爾0)2的20~30倍，對全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)達(dá)20%。微生物是環(huán)境中甲烷的主要產(chǎn)生者，由微生物貢獻(xiàn)的甲烷占了 69%。與甲烷的產(chǎn)生相對應(yīng)，微生物在甲烷的消耗方面起了舉足輕重的作用。甲烷的消耗主要是由甲烷氧化菌介導(dǎo)的甲烷氧化過程實(shí)現(xiàn)，這一生物過程在不同生態(tài)系統(tǒng)(如海洋、河流、湖泊和濕地等)中消耗的甲烷約占微生物甲烷產(chǎn)生總量的60%。
[0003]硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化是一類新發(fā)現(xiàn)的甲烷氧化反應(yīng)，是最近環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的一個重大發(fā)現(xiàn)，已有多篇文獻(xiàn)發(fā)表在世界頂級刊物《Nature》上。它是指以硝酸鹽為電子受體，以甲烷為電子供體的生物反應(yīng)。該反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)對于完善全球碳氮循環(huán)具有重要貢獻(xiàn)，且作為一種溫室氣體甲烷潛在的匯，其在緩解全球溫室效應(yīng)中可能起著重要作用。此外，該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了甲烷和硝酸鹽的同步去除，為研發(fā)新型生物脫氮除碳工藝提供了契機(jī)。參與硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化的微生物是一類新的微生物，被命名為Candida iysMethanoperedens nitroreducens (簡稱 1 fliiroreiZiZcefts1),其隸屬于甲燒厭氧氧化古菌的一個新的分支(ANME-2d)。
[0004]由于硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化的發(fā)生環(huán)境通常限于具有急劇梯度特征的區(qū)域，使該反應(yīng)僅在幾毫米的范圍內(nèi)發(fā)生，從而導(dǎo)致該過程很難被檢測到。而且，硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化功能微生物生長極其緩慢，細(xì)胞倍增時間可長達(dá)一個月以上，因而較難獲得此類微生物的富集培養(yǎng)物。生物量的有效截留和甲烷的傳質(zhì)效率是獲得高效富集培養(yǎng)物的瓶頸因子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置，包括反應(yīng)容器(4)、磁力攪拌器
(I)、磁力攪拌子(2)、出水管(11)、進(jìn)水管(16)、甲烷收集管(15)、甲烷進(jìn)氣管(7)以及膜組件(5)，磁力攪拌器(I)連接于反應(yīng)容器(4)的底端，磁力攪拌子(2)設(shè)于磁力攪拌器(I)上，膜組件(5)懸于反應(yīng)容器(4)內(nèi)并分別與出水管(11)、甲烷進(jìn)氣管(7)相連，反應(yīng)容器(4)的下端開設(shè)有取樣口(3)。
[0007]所述硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，出水管(11)上設(shè)有出水磁力閥(9 )與出水栗(10 );進(jìn)水管(16 )上設(shè)有進(jìn)水栗(17)。
[0008]3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置，其特征在于還包括甲烷鋼瓶(6)、甲烷收集氣袋(12)、出水桶(14)、進(jìn)水桶(18)，所述甲烷鋼瓶(6)、甲烷收集氣袋(12)、出水桶(14)、進(jìn)水桶(18)分別對應(yīng)地通過甲烷進(jìn)氣管(7)、甲烷收集管
(15)、出水管(11)、進(jìn)水管(16)與反應(yīng)容器(4)相連。
[0009]所述硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，還包括氬氣鋼瓶(19)，進(jìn)水桶(18)的底端設(shè)有曝氣頭(20)，曝氣頭(20)通過一曝氣管(21)與氬氣鋼瓶
(19)連接。
[0010]所述硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，還包括自動化控制終端(13)，自動化控制終端(13)分別與甲烷磁力閥(8)、出水磁力閥(9)、出水栗(10)和進(jìn)水栗(17)通信連接。
[0011]所述硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述的反應(yīng)器容器(4)的高徑比為2?3。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0013]I)生物反應(yīng)器內(nèi)的膜組件出水可以截留全部微生物，避免生物量的流失；2)通過膜組件反向曝甲烷，既可以提高甲烷曝氣效率，又可以疏通膜孔，緩解膜污染；3)利用厭氧氨氧化反應(yīng)消除硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化產(chǎn)物亞硝酸鹽對生物反應(yīng)器內(nèi)功能微生物的生長；4)整個富集裝置可保證厭氧環(huán)境，可解除氧氣對硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌的抑制。5)通過自動化控制系統(tǒng)對富集裝置的進(jìn)水、出水和曝氣過程進(jìn)行實(shí)時控制，既保證了硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌在適宜的條件下富集，又保證了反應(yīng)器的安全、正常運(yùn)行，同時減少了人力勞動；6)該裝置結(jié)構(gòu)簡潔、易于加工，便于其未來的普遍應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014]圖1為硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，磁力攪拌器1、磁力攪拌子2、取樣口 3、反應(yīng)器主體4、膜組件5、甲烷鋼瓶6、甲烷進(jìn)氣管7、甲烷磁力閥8、出水磁力閥9、出水栗10、出水管11、甲烷收集氣袋12、自動化控制終端13、出水桶14、甲烷收集管15、進(jìn)水管16、進(jìn)水栗17、進(jìn)水桶18、氬氣鋼瓶19、氬氣曝氣頭20、氬氣曝氣管21。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]如圖1，本實(shí)施例的硝酸鹽依賴型甲烷厭氧氧化古菌富集裝置，包括反應(yīng)容器
(4)、磁力攪拌器(1)、磁力攪拌子(2)、出水管(11)、進(jìn)水管(16)、甲烷收集管(15)、甲烷進(jìn)氣管(7 )以及膜組件(5 )，磁力攪拌器(I)連接于反應(yīng)容器(4)的底端，磁力攪拌子(2 )設(shè)于磁力攪拌器(I)上，膜組件(5)懸于反應(yīng)容器(4)內(nèi)并分別與出水管(11)、甲烷進(jìn)氣管(7)相連，反應(yīng)容器(4 )的下端開設(shè)有取樣口( 3 )。本實(shí)施例中，反應(yīng)器容器(4 )的高徑比為2?3。
[0018]進(jìn)一步的，出水管(11)上設(shè)有出水磁力閥(9)與出水栗(10);進(jìn)水管(16)上設(shè)有進(jìn)水栗(17)。
[0019]該裝置還包括甲烷鋼瓶(6)、甲烷收集氣袋(12)、出水桶(14)、進(jìn)