[发明专利]基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统。

背景技术

甲烷作为一种重要的能源，在人类的生产生活中扮演着重要的角色。同时，甲烷又是大气中含量最多的碳氢化合物，其对全球变暖的贡献仅次于CO₂，它引起的温室效应是等摩尔CO₂的20～30倍。据悉，全球每年甲烷产生量的85%及消耗量的60%都是基于微生物的作用。微生物进行的甲烷厌氧氧化（anaerobic oxidation of methane）能够使大部分甲烷气体（90%以上）在进入大气圈之前就被大量地消耗。因此，甲烷厌氧氧化在全球的甲烷排放控制过程中起了不容忽视的作用，它有效缓解了目前日趋严重的温室效应。

反硝化型甲烷厌氧氧化(denitrification through anaerobic methane oxidation)是甲烷厌氧氧化的一种，其反应方程式如方程式（1）、（2）所示。目前，对于指导该反应进行的反硝化型甲烷厌氧氧化菌的研究非常少。然而，该过程却非常值得关注：首先，通过研究该过程有助于更好地理解生物地球氮素循环和生物地球碳素循环以及二者的有机结合；其次，催化该过程的微生物在自然界中未曾被发现过，因此对该过程的研究有助于进一步挖掘自然界中的微生物资源。

5CH₄ + 8NO₃^- + 8H⁺ →5CO₂ + 4N₂ + 14H₂O      (1)

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

由于反硝化型甲烷厌氧氧化的发生环境通常限于具有急剧梯度特征的区域，使该反应仅在几毫米的范围内发生，从而导致该过程很难被检测到。而且，反硝化型甲烷厌氧氧化的功能微生物生长极其缓慢，细胞倍增时间可长达一个月以上，因而很难获得催化该过程的富集培养物

本发明通过模拟自然生态系统反硝化型甲烷厌氧氧化菌的生存环境，富集反硝化型甲烷厌氧氧化菌，获得高纯度的富集培养物，为深入研究反硝化型甲烷厌氧氧化过程及其在生物地球化学循环中的贡献奠定良好的基础。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统。

基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统包括甲烷进气自动调节阀、甲烷进气气体流量计、进气管、取泥口、氩气进气气体流量计、氩气进气自动调节阀、进水自动调节阀、进水管、法兰、溶解氧探头、pH探头、机械搅拌桨、反应器主体、气体均布器、支架、溶解氧报警器、甲烷报警器、数据采集分析调控装置、酸液输入自动调节阀、碱液输入自动调节阀、出气气体流量计、气体输出管、酸液输入管、碱液输入管、液封、储酸容器、储碱容器、甲烷探头、第一出水管、生物量截留器、第二出水管、生物量回流管、回流泵、取泥口；反应器主体下端设有支架、取泥口，反应器主体内底部设有气体均布器，反应器主体内中心设有机械搅拌桨，反应器主体下部经回流泵、生物量回流管、生物量截留器、第一出水管与反应器主体上部相连，生物量截留器上部侧壁设有第二出水管，反应器主体上端设有法兰，法兰上设有进气管、进水管、pH探头、溶解氧探头、甲烷探头、碱液输入管、酸液输入管、气体输出管，进气管上端分为两路，一路经甲烷进气自动调节阀与甲烷进气气体流量计相连，另一路经氩气进气自动调节阀与氩气进气气体流量计相连，进气管另一端与气体均布器相连；进水管上端与进水自动调节阀相连；碱液输入管上端经碱液输入自动调节阀与储碱容器相连；酸液输入管上端经酸液输入自动调节阀与储酸容器相连；气体输出管上端经出气气体流量计伸入液封中；氩气进气自动调节阀、甲烷进气自动调节阀、进水自动调节阀、酸液输入自动调节阀、碱液输入自动调节阀分别与数据采集分析调控装置相连；溶解氧探头经溶解氧报警器与数据采集分析调控装置相连；甲烷探头经甲烷报警器与数据采集分析调控装置相连。