[实用新型]磁搅气升式内循环反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁搅气升式内循环反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置。

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，目前对全球气候变暖的“贡献率”达15％，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，它能有效缓解目前日趋严重的温室效应。

反硝化型甲烷厌氧氧化(denitrification 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，对于催化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，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；再则，以此为基础，可以开发新型生物脱氮除碳工艺。

5CH₄ + 8NO₃^- + 8H⁺ →5CO₂ + 4N₂ + 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，细胞倍增时间长达一个月以上，因而很难获得催化该过程的富集培养物。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有装置富集效率低、能耗高、密封性差、混合传递性能差等不足，提供一种磁搅气升式内循环反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置。

磁搅气升式内循环反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置，其特征在于包括反应器本体、反应容器、反应器盖板、恒温磁力搅拌器、搅拌磁子、进水泵、进水管、出水生物量截留环、出水管、出水泵、循环气出气管、循环泵、进气管、进气泵、循环气进气管、曝气管、导流筒、排气管、温度探头；反应器本体下端设有恒温磁力搅拌器，反应器本体底部设有搅拌磁子、曝气管，反应器本体内设有出水生物量截留环、导流筒，其中导流筒将反应器本体分为升气区和降液区，升气区位于反应容器与导流筒之间，降液区位于导流筒内，反应器本体上端设有反应器盖板，在反应器盖板上设有循环气进气管、循环气出气管、排气管、进水管、温度探头，出水管一端与出水泵相连，出水管另一端与出水生物量截留环相连，进水管一端与进水泵相连，进水管另一端通至反应器本体的底部，循环气进气管上端的外侧经进气管与进气泵相连，上端的内侧经循环泵与循环气出气管相连，下端与曝气管相连，搅拌磁子和温度探头由恒温磁力搅拌器控制。

所述的反应器本体为圆柱体，其高径比为1.5～2:1。所述的降液区与升气区的体积比为0.5～1:1。所述的反应容器下端中间为圆柱形凹陷，恒温磁力搅拌器的搅拌盘为圆柱形，圆柱形凹陷的深度与恒温磁力搅拌器搅拌盘的高度相等，圆柱形凹陷的直径与恒温磁力搅拌器搅拌盘的直径相等。所述的出水生物量截留环为圆环形，导流筒为圆筒形，曝气管为圆环形，导流筒高度与反应器本体高度比为0.6～0.7:1，曝气管高度与反应容器下端中间圆柱形凹陷的深度相等。所述的进水管位于反应容器的轴线上，其出水口与搅拌磁子之间的距离为1～1.5 cm。