[發明專利]磁攪氣升式內循環反硝化型甲烷厭氧氧化菌富集裝置及方法

有效

• 申請號: 201210014841.9
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102533529A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 胡寶蘭;何嶄飛;沈李東;樓莉萍;鄭平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/04;C12M1/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種磁攪氣升式內循環反硝化型甲烷厭氧氧化菌富集裝置及方法。

背景技術

甲烷作為一種重要的能源，在人類的生產生活中扮演著重要的角色。同時，甲烷又是大氣中含量最多的碳氫化合物，其對全球變暖的貢獻僅次于CO₂，目前對全球氣候變暖的“貢獻率”達15％，它引起的溫室效應是等摩爾CO₂的20～30倍。據悉，全球每年甲烷產生量的85%及消耗量的60%都是基于微生物的作用。微生物進行的甲烷厭氧氧化（anaerobic?oxidation?of?methane）能夠使大部分甲烷氣體（90%以上）在進入大氣圈之前就被大量地消耗。因此，甲烷厭氧氧化在全球的甲烷排放控制過程中起了不容忽視的作用，它能有效緩解目前日趨嚴重的溫室效應。

反硝化型甲烷厭氧氧化(denitrification?anaerobic?methane?oxidation)是甲烷厭氧氧化的一種，其反應方程式如方程式（1）、（2）所示。目前，對于催化該反應進行的反硝化型甲烷厭氧氧化菌的研究非常少。然而，該過程卻非常值得關注：首先，通過研究該過程有助于更好地理解生物地球氮素循環和生物地球碳素循環以及二者的有機結合；其次，對該過程的研究有助于進一步挖掘自然界中的微生物資源；再則，以此為基礎，可以開發新型生物脫氮除碳工藝。

5CH₄?+?8NO₃^-?+?8H⁺?→5CO₂?+?4N_2?+?14H₂O??????(1)

（△G⁰?=－765?kJmol^-1?CH₄）

3CH₄?+?8NO₂^-?+?8H⁺?→3CO₂?+?4N₂?+?10H₂O??????(2)

?（△G⁰?=－928?kJmol^-1?CH₄）

由于反硝化型甲烷厭氧氧化的發生環境通常限于具有急劇梯度特征的區域，使該反應僅在幾毫米的范圍內發生，從而導致該過程很難被檢測到。而且，反硝化型甲烷厭氧氧化的功能微生物生長極其緩慢，細胞倍增時間長達一個月以上，因而很難獲得催化該過程的富集培養物。

發明內容

本發明的目的是克服現有裝置富集效率低、能耗高、密封性差、混合傳遞性能差等不足，提供一種磁攪氣升式內循環反硝化型甲烷厭氧氧化菌富集裝置及方法。

磁攪氣升式內循環反硝化型甲烷厭氧氧化菌富集裝置，其特征在于包括反應器本體、反應容器、反應器蓋板、恒溫磁力攪拌器、攪拌磁子、進水泵、進水管、出水生物量截留環、出水管、出水泵、循環氣出氣管、循環泵、進氣管、進氣泵、循環氣進氣管、曝氣管、導流筒、排氣管、溫度探頭；反應器本體下端設有恒溫磁力攪拌器，反應器本體底部設有攪拌磁子、曝氣管，反應器本體內設有出水生物量截留環、導流筒，其中導流筒將反應器本體分為升氣區和降液區，升氣區位于反應容器與導流筒之間，降液區位于導流筒內，反應器本體上端設有反應器蓋板，在反應器蓋板上設有循環氣進氣管、循環氣出氣管、排氣管、進水管、溫度探頭，出水管一端與出水泵相連，出水管另一端與出水生物量截留環相連，進水管一端與進水泵相連，進水管另一端通至反應器本體的底部，循環氣進氣管上端的外側經進氣管與進氣泵相連，上端的內側經循環泵與循環氣出氣管相連，下端與曝氣管相連，攪拌磁子和溫度探頭由恒溫磁力攪拌器控制。

所述的反應器本體為圓柱體，其高徑比為1.5～2:1。所述的降液區與升氣區的體積比為0.5～1:1。所述的反應容器下端中間為圓柱形凹陷，恒溫磁力攪拌器的攪拌盤為圓柱形，圓柱形凹陷的深度與恒溫磁力攪拌器攪拌盤的高度相等，圓柱形凹陷的直徑與恒溫磁力攪拌器攪拌盤的直徑相等。所述的出水生物量截留環為圓環形，導流筒為圓筒形，曝氣管為圓環形，導流筒高度與反應器本體高度比為0.6～0.7:1，曝氣管高度與反應容器下端中間圓柱形凹陷的深度相等。所述的進水管位于反應容器的軸線上，其出水口與攪拌磁子之間的距離為1～1.5?cm。