[发明专利]一种在线自动调控pH的生物反应器及其调控方法

说明书

一种在线自动调控pH的生物反应器，包括数据采集调控器、碱储罐、酸储罐、调试罐和生物反应罐，所述数据采集调控器包括pH采集单元、液位采集单元和电磁阀与蠕动泵调控单元，碱储罐和酸储罐通过带电磁阀管路与调试罐和生物反应罐连接，调试罐的进液口通过带蠕动泵的管路与生物反应罐连接，出液口通过带电磁阀的管路与生物反应罐连接，调试罐设有pH计和液位计，生物反应罐设有出气口、搅拌器和液位计，pH计与pH采集单元连接，液位计与液位采集单元连接，电磁阀、蠕动泵同电磁阀与蠕动泵调控单元连接，本发明能够及时有效地实现反应器内pH的在线调控，避免高浓度酸碱试剂对微生物活性的局部冲击，有利于实现反应器的长期高效稳定运行。

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及生物反应器，特别涉及一种在线自动调控pH的生物反应器及其调控方法。

背景技术

生物处理方法经济成本低，环保效益高，对于解决环境问题具有重要意义。针对不同的生物反应类型，相应的生物反应器也多种多样。然而，对于产酸或产碱的生物反应，生物反应器内酸碱极易失衡，进而导致微生物活性抑制，影响生物反应器的长期高效稳定运行。以厌氧消化反应为例：通过厌氧消化能够将废弃的污泥或其它种类的有机质转化生成甲烷等能源气体，降低污染物的同时实现产能发电，是一种应用前景广阔的生物处理工艺；然而，厌氧消化过程中挥发性有机酸(VFA)的积累，容易导致厌氧消化反应器内pH的下降，当pH低于6.4时，产甲烷菌活性受到抑制。以厌氧氨氧化为例：通过厌氧氨氧化能够将氨氮和亚硝氮转化生产氮气，去除污染物的同时无需外加有机碳源，是实现污水处理厂能源自给的重要途径；然而，厌氧氨氧化过程中pH的升高，容易导致反应器内游离氨增加，进而抑制厌氧氨氧化菌的活性。因此，针对此类生物反应在实际工业应用时存在的酸碱失衡问题，开发相应的在线自动调控pH的生物反应器显得十分必要。

然而，由于生物反应体系内往往存在缓冲物质，使得pH检测后通过计算所得酸碱试剂投加量与实际所需投加量相差甚远；常常存在超调再回调，多次调节的问题；其中，对于厌氧生物反应体系，相应的pH调控更加繁琐且不易实施。因此，常规的pH调控系统难以实现生物反应体系内pH的在线调控。此外，酸碱试剂的投加，稀释了生物反应器内污染物的浓度，需要进行校正才能得出准确值；同时，对于生物反应体系，酸碱试剂的投加需避免对微生物的局部冲击。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在线自动调控pH的生物反应器及其调控方法，能够及时有效地实现反应器内pH的在线调控，避免反应器内酸碱剧变导致微生物活性抑制，同时避免高浓度酸碱试剂对微生物活性的局部冲击，有利于实现生物反应器长期高效稳定运行；能够避免反应器内缓冲体系的干扰，调控准确，简单易控；提供生物反应器内污染物浓度校正系数，准确定量生物反应器内污染物浓度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种在线自动调控pH的生物反应器，包括数据采集调控器、碱储罐、酸储罐、调试罐和生物反应罐，所述数据采集调控器包括pH采集单元、液位采集单元和电磁阀与蠕动泵调控单元，所述碱储罐通过带电磁阀一的管路与调试罐连接，通过带电磁阀二的管路与生物反应罐连接，所述酸储罐通过带电磁阀三的管路与调试罐连接，通过带电磁阀四的管路与生物反应罐连接，所述调试罐的进液口通过带蠕动泵的管路与生物反应罐连接，出液口通过带电磁阀五的管路与生物反应罐连接，所述调试罐设有搅拌器一、pH计和液位计一，所述生物反应罐设有出气口、搅拌器二和液位计二，所述pH计与所述pH采集单元连接，所述液位计一和液位计二与所述液位采集单元连接，所述电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、电磁阀五以及蠕动泵与所述电磁阀与蠕动泵调控单元连接。

进一步，所述碱储罐和酸储罐同生物反应罐连接管路的底部设有微孔布水器。

进一步，所述生物反应罐可以为厌氧生物反应罐或好氧生物反应罐。