[实用新型]一种海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置。

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。

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation)是一种新发现的甲烷厌氧氧化过程，其反应方程式如式（1）所示。在很多生态系统中检测到了亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物的基因序列，并已证实该反应在淡水湿地系统的甲烷控制中起着重要作用。目前，国内外研究者已经获得了多种淡水亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化富集物，对淡水亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物做了较多研究。然而，却未成功富集过海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化富集物，虽然亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物的基因序列在海洋生态系统中已经被检测到。

3CH₄+8NO₂^-+8H⁺→3CO₂+4N₂+10H₂O   (1)

(△G^0’=－928 kJ mol^-1 CH₄)

由于海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物的生长条件非常苛刻，实验室需提供稳定的厌氧、低温、高压以及高盐度的环境，才可能获得该微生物的富集物，这对微生物的培养装置提出了很高的要求，设计一种稳定、高效的海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有培养装置不耐压、不稳定、鲁棒性差、密封性差、缺乏报警系统等不足，提供一种海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置。

海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置包括反应器系统、控制器系统，反应器系统包括反应罐、低温水槽、反应罐盖板、搅拌电机、搅拌轴、搅拌桨、反应罐温度探头、反应罐DO探头、反应罐pH探头、反应罐电导率探头、顶空气压探头、液体取样管、气体取样口、出气管、出气阀、进气管、进气阀、压缩机、冷凝管、水槽液位探头、水槽温度探头、水槽循环泵、水槽进水口、软木塞、水槽排水管、水槽排水阀、取样针；反应罐浸没在低温水槽的水浴中，反应罐上端为反应罐盖板，反应罐盖板中间设有搅拌轴，搅拌轴上端连接搅拌电机，下端连接搅拌桨，反应罐盖板上还设有反应罐温度探头、反应罐DO探头、反应罐pH探头、反应罐电导率探头、顶空气压探头、液体取样管、气体取样口、出气管和进气管，其中出气管和进气管上分布设有出气阀和进气阀；低温水槽上端设有水槽进水口，并塞有软木塞，低温水槽左下端设有水槽排水管，其上设有水槽排水阀，低温水槽右侧自上而下分别设有压缩机、水槽液位探头、水槽温度探头和冷凝管，低温水槽下部设有水槽循环泵；控制器系统与反应罐温度探头、反应罐DO探头、反应罐pH探头、反应罐电导率探头、顶空气压探头、水槽液位探头和水槽温度探头相连接。

所述的反应罐上部为圆柱形，下部为半球形，上部圆柱形高径比为1～2:1，下部半球形直径与上部圆柱形直径相等。所述的反应罐与低温水槽的体积比为0.2～0.3:1，反应罐底部与低温水槽底部的距离为5～10cm。所述的搅拌桨直径与反应罐直径的比为0.3～0.5:1，离反应罐盖板的距离与反应罐总高度的比为0.7～0.8:1。所述的液体取样管上端由橡胶塞密封，下端插入液面1～3cm；气体取样口也由橡胶塞密封；取样针通过液体取样管取液体样品，通过气体取样口取气体样品，还通过气体取样口向反应罐内添加酸碱液，进行pH的手动调节。所述的进气管下端为45°斜面，斜面朝向搅拌轴，下端离反应罐盖板的距离与反应罐总高度的比为0.6～0.7:1。