[實(shí)用新型]一種雙膜曝氣好氧甲烷氧化菌培養(yǎng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821323775.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208933359U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝國(guó)俊;徐媛媛;任南琪;劉冰峰;邢德峰;丁杰;聶文博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12M1/107
• 分類(lèi)號(hào): C12M1/107;C12M1/04;C12M1/38;C12M1/02;C12M1/34;C02F3/02;C02F3/34
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 孫強(qiáng)

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙膜曝氣好氧甲烷氧化菌培養(yǎng)裝置，該裝置的反應(yīng)裝置腔體外壁內(nèi)夾有溫控系統(tǒng)，反應(yīng)裝置腔體底部下方安裝有攪拌系統(tǒng)，反應(yīng)裝置腔體側(cè)壁安裝有pH傳感器；反應(yīng)裝置腔體內(nèi)部上方安裝有氧氣曝氣膜組件和甲烷曝氣膜組件；反應(yīng)裝置腔體的內(nèi)部頂部安裝有溶解氧感應(yīng)探頭，反應(yīng)裝置腔體頂部安裝有出氣液封裝置，反應(yīng)裝置腔體一側(cè)中部安裝有出水裝置，另一側(cè)下部安裝有進(jìn)水裝置。本實(shí)用新型基于甲烷和氧氣在水中溶解度較低，不能向反應(yīng)裝置中微生物提供充足碳源和能源，且甲烷在空氣或氧氣中混合后超過(guò)一定比例會(huì)有爆炸危險(xiǎn)的問(wèn)題，通過(guò)雙膜曝氣的方式，提高溶液中甲烷和氧氣的溶解量，適用于高效培養(yǎng)好氧甲烷氧化菌。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種好氧甲烷氧化菌高效培養(yǎng)裝置，具體涉及一種雙膜曝氣好氧甲烷氧化菌培養(yǎng)裝置，屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，具體適用于以甲烷和氧氣為基質(zhì)生長(zhǎng)的好氧甲烷氧化菌的高效培養(yǎng)。

背景技術(shù)

溫室氣體的持續(xù)排放導(dǎo)致全球氣候變暖，引起冰川融化、海平面上升和極端天氣頻發(fā)等一系列環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重、普遍和不可逆轉(zhuǎn)的影響。甲烷是地球大氣中僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，雖然當(dāng)前甲烷在大氣中的濃度遠(yuǎn)不及二氧化碳，但其溫室效應(yīng)卻是CO₂的28倍，對(duì)大氣輻射強(qiáng)度貢獻(xiàn)超過(guò)18％，對(duì)氣候變化的影響比二氧化碳更為顯著。

甲烷氧化菌是一種以甲烷作為唯一碳源和能源進(jìn)行同化和異化代謝的特殊微生物，廣泛存在于土壤、稻田、森林、沼澤、河流、湖泊和海洋等自然環(huán)境中，可以有效降解大氣中的甲烷，減少溫室氣體甲烷排放，在全球氣候變化和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程中起著重要的作用。此外，甲烷氧化菌在生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和新功能酶等生物工程領(lǐng)域、在水陸生態(tài)環(huán)境中碳、氧、氮循環(huán)應(yīng)用等方面具有重大的開(kāi)發(fā)潛力。

傳統(tǒng)的甲烷氧化菌富集培養(yǎng)方法大多采用純培養(yǎng)或混合培養(yǎng)發(fā)酵的方式，但是與基于糖類(lèi)等易溶性有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)菌體的傳統(tǒng)工藝相比，甲烷氧化菌的生長(zhǎng)、生物合成及污染物降解依賴(lài)于甲烷和氧氣等氣相底物，而甲烷和氧氣在水溶液中的溶解度很低(常溫常壓下分別為22mg/L和9mg/L)，氣液傳質(zhì)速率低，不能為甲烷氧化菌提供充足的碳源和能源物質(zhì)導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢、細(xì)胞密度低、生物合成速率慢，極大限制甲烷氧化菌的大規(guī)模應(yīng)用。此外，甲烷與空氣或氧氣的混合物濃度超過(guò)一定比例會(huì)有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，威脅安全生產(chǎn)。一些研究通過(guò)提高反應(yīng)體系中的氣液比例，增加氣速，提高攪拌速率或添加硅油、石蠟油等有機(jī)相作為甲烷的載體提高轉(zhuǎn)化效率，還有通過(guò)設(shè)計(jì)改變反應(yīng)裝置構(gòu)型以期增強(qiáng)甲烷和氧氣的傳質(zhì)。但是上述強(qiáng)化措施基建投資大、工藝復(fù)雜、動(dòng)力消耗高，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加和資源浪費(fèi)，額外添加有機(jī)相還會(huì)使雜菌生長(zhǎng)，也并未從根本上解決威脅生產(chǎn)安全的問(wèn)題。

因此，提高氧氣與甲烷在水中的傳質(zhì)速率，避免甲烷和氧氣或空氣的直接接觸，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)安全高效的供氣技術(shù)是實(shí)現(xiàn)甲烷氧化菌廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型基于甲烷和氧氣在水中溶解度相對(duì)較低，不能向反應(yīng)裝置中微生物提供充足的碳源和能源，且甲烷在空氣或氧氣中混合后超過(guò)一定比例會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)的問(wèn)題，提出一種新型好氧甲烷氧化菌培養(yǎng)裝置及培養(yǎng)方法。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型提出一種雙膜曝氣好氧甲烷氧化菌培養(yǎng)裝置臺(tái)包括反應(yīng)裝置腔體、溫控系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、氧氣曝氣膜組件、甲烷曝氣膜組件、高壓氧氣氣體儲(chǔ)存罐、氧氣供氣管路、高壓甲烷氣體存儲(chǔ)罐、甲烷供氣管路、進(jìn)水裝置、出水裝置、出氣液封裝置、pH傳感器、溶解氧感應(yīng)探頭和溶解氧控制裝置；