[發(fā)明專利]一種在線自動調控pH的生物反應器及其調控方法

有效

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• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107416969B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 王曉昌;邢保山;李倩;王高駿;唐嘉陵
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/02;C02F3/12;C02F3/28
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種在線自動調控pH的生物反應器，包括數據采集調控器、堿儲罐、酸儲罐、調試罐和生物反應罐，所述數據采集調控器包括pH采集單元、液位采集單元和電磁閥與蠕動泵調控單元，堿儲罐和酸儲罐通過帶電磁閥管路與調試罐和生物反應罐連接，調試罐的進液口通過帶蠕動泵的管路與生物反應罐連接，出液口通過帶電磁閥的管路與生物反應罐連接，調試罐設有pH計和液位計，生物反應罐設有出氣口、攪拌器和液位計，pH計與pH采集單元連接，液位計與液位采集單元連接，電磁閥、蠕動泵同電磁閥與蠕動泵調控單元連接，本發(fā)明能夠及時有效地實現反應器內pH的在線調控，避免高濃度酸堿試劑對微生物活性的局部沖擊，有利于實現反應器的長期高效穩(wěn)定運行。

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，涉及生物反應器，特別涉及一種在線自動調控pH的生物反應器及其調控方法。

背景技術

生物處理方法經濟成本低，環(huán)保效益高，對于解決環(huán)境問題具有重要意義。針對不同的生物反應類型，相應的生物反應器也多種多樣。然而，對于產酸或產堿的生物反應，生物反應器內酸堿極易失衡，進而導致微生物活性抑制，影響生物反應器的長期高效穩(wěn)定運行。以厭氧消化反應為例：通過厭氧消化能夠將廢棄的污泥或其它種類的有機質轉化生成甲烷等能源氣體，降低污染物的同時實現產能發(fā)電，是一種應用前景廣闊的生物處理工藝；然而，厭氧消化過程中揮發(fā)性有機酸(VFA)的積累，容易導致厭氧消化反應器內pH的下降，當pH低于6.4時，產甲烷菌活性受到抑制。以厭氧氨氧化為例：通過厭氧氨氧化能夠將氨氮和亞硝氮轉化生產氮氣，去除污染物的同時無需外加有機碳源，是實現污水處理廠能源自給的重要途徑；然而，厭氧氨氧化過程中pH的升高，容易導致反應器內游離氨增加，進而抑制厭氧氨氧化菌的活性。因此，針對此類生物反應在實際工業(yè)應用時存在的酸堿失衡問題，開發(fā)相應的在線自動調控pH的生物反應器顯得十分必要。

然而，由于生物反應體系內往往存在緩沖物質，使得pH檢測后通過計算所得酸堿試劑投加量與實際所需投加量相差甚遠；常常存在超調再回調，多次調節(jié)的問題；其中，對于厭氧生物反應體系，相應的pH調控更加繁瑣且不易實施。因此，常規(guī)的pH調控系統(tǒng)難以實現生物反應體系內pH的在線調控。此外，酸堿試劑的投加，稀釋了生物反應器內污染物的濃度，需要進行校正才能得出準確值；同時，對于生物反應體系，酸堿試劑的投加需避免對微生物的局部沖擊。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種在線自動調控pH的生物反應器及其調控方法，能夠及時有效地實現反應器內pH的在線調控，避免反應器內酸堿劇變導致微生物活性抑制，同時避免高濃度酸堿試劑對微生物活性的局部沖擊，有利于實現生物反應器長期高效穩(wěn)定運行；能夠避免反應器內緩沖體系的干擾，調控準確，簡單易控；提供生物反應器內污染物濃度校正系數，準確定量生物反應器內污染物濃度。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種在線自動調控pH的生物反應器，包括數據采集調控器、堿儲罐、酸儲罐、調試罐和生物反應罐，所述數據采集調控器包括pH采集單元、液位采集單元和電磁閥與蠕動泵調控單元，所述堿儲罐通過帶電磁閥一的管路與調試罐連接，通過帶電磁閥二的管路與生物反應罐連接，所述酸儲罐通過帶電磁閥三的管路與調試罐連接，通過帶電磁閥四的管路與生物反應罐連接，所述調試罐的進液口通過帶蠕動泵的管路與生物反應罐連接，出液口通過帶電磁閥五的管路與生物反應罐連接，所述調試罐設有攪拌器一、pH計和液位計一，所述生物反應罐設有出氣口、攪拌器二和液位計二，所述pH計與所述pH采集單元連接，所述液位計一和液位計二與所述液位采集單元連接，所述電磁閥一、電磁閥二、電磁閥三、電磁閥四、電磁閥五以及蠕動泵與所述電磁閥與蠕動泵調控單元連接。

進一步，所述堿儲罐和酸儲罐同生物反應罐連接管路的底部設有微孔布水器。

進一步，所述生物反應罐可以為厭氧生物反應罐或好氧生物反應罐。