[实用新型]一种利用微生物降解高氯酸盐的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，尤其是涉及一种利用微生物降解高氯酸盐的装置。

背景技术

高氯酸盐具有强氧化性和高稳定性，被广泛应用于航空航天、军事和工业领域。加之其溶解性强，迁移速度快，未经处理的高氯酸盐排放入环境中后，经过一系列迁移转化，很容易造成大范围的污染。目前，在地下水、饮用水、茶叶、肉制品、谷物、果蔬、饮料等食品中均检测出了高氯酸盐。高氯酸盐毒理研究表明，其能够干扰人体甲状腺的正常功能，影响人体的发育。尤其会对新生儿中枢神经系统和大脑组织的发育造成不可逆的影响。美国科学院建议饮用水中高氯酸盐含量不能超过24.5 μg/L。2015年5月26日，欧洲食品安全局根据健康人群甲状腺碘摄入产生抑制作用的含量，设定了每公斤体重每天0.3μg的每日容许摄入量。

微生物在酶的作用下将ClO₄^-逐级降解为Cl^-和O₂，是目前最有希望获得大规模应用的修复技术。该方法通常以醋酸盐、乙醇和乳酸盐等外加有机物作为电子供体，可以有效的实现高氯酸盐还原菌对高氯酸盐的降解，但投加量不易控制，且易造成二次污染。目前常用的两种缓释碳源的微生物载体中，生物陶粒质轻，比表面积大，有利于微生物的附着，但碳源分布不均匀；现有技术中的可降解聚合物（BDPs）如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚烯烃淀粉材料、聚β-羟基丁酸酯（PHB）、聚乙酸丙酯（PCL）、质子化交联壳聚糖小球、交联壳聚糖季铵盐颗粒等，能源源不断提供碳源，随着材料的降解，提供更多的比表面积供微生物附着，但比重较大。此外，目前分离得到的绝大多数高氯酸盐降解菌为厌氧菌，因此在菌体驯化过程中，保持反应器内的无氧环境至关重要。通常采用曝氮气或向反应器中投加除氧剂的方式来解决溶解氧的问题，曝氮气虽然能解决反应器中的溶氧问题，但高氯酸盐被降解菌还原过程中持续产生氧气，需不断曝氮气，成本明显增加；投加除氧剂也能避免溶解氧过高的问题，但投加量不易控制，且需进行多次添加，难以维持反应器内的厌氧环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有微生物驯化过程中出现的碳源投加造成二次污染，反应器内氧气去除不彻底的问题，进而提供一种利用微生物降解高氯酸盐的装置，将外覆可降解聚合物（BDPs）的多孔悬浮陶粒作为微生物载体，可降解聚合物为一方面为微生物长效缓释碳源，同时其降解为微生物生长提供更大附着面，又能在水中悬浮。同时维持反应器内的厌氧环境，借助体系内气体的循环作用实现对待处理高氯酸盐废水的搅拌，降低运行成本。

本实用新型提供的一种利用微生物降解高氯酸盐的装置，包括一个反应器主体，顶端设有排气管、上端设有进水口，下端设有采样口，底端设有排水口，反应器底部设有曝气装置。其特征在于，反应器内填充可作为碳源和微生物载体的多孔悬浮陶粒，反应器外部设有气体循环装置，包括充气装置、除氧装置和气体储存装置，除氧装置位于气体储存装置上方。

所述可降解聚合物（BDPs）由PLA、PBS等固相碳源，混合微量元素、除氧剂等交联制成，包覆于多孔悬浮陶粒外表面。缓释碳源和微量元素，其降解增加了微生物的附着面，同时可悬浮于水中。

所述的多孔悬浮陶粒，含有陶粒孔，并由可降解聚合物（BDPs）包覆。

所述除氧装置通过排气管与反应器相连，反应器内高氯酸盐还原过程中产生的氧气与曝入的氮气的混合气体首先经由除氧装置，将体系中的氧气去除。

所述充气装置通过管路与气体储存装置连通，管路上的控制阀控制充入氮气的量，该装置的目的是排除反应器内的溶解氧，及时补充氮气。

所述气体储存装置位于除氧装置下方，目的是将气体收集储存，实现体系内的气体循环。

所述曝气装置包括曝气管和曝气头，连接气体储存装置和曝气装置的管路上设有曝气泵、控制开关和转子流量计，流量计用调节曝气流量。

所述排水口和采样口上设有滤网，滤网孔径小于反应器中多孔悬浮陶粒的孔径，避免悬浮陶粒排出反应器。

所述温度控制装置，嵌在反应器壁内，用于维持设定的反应温度。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.外覆可降解聚合物（BDPs）的多孔悬浮陶粒能作为微生物附着生长的载体，提供有机碳源和电子供体，避免了高氯酸盐降解过程中碳源缺乏或外加碳源过量造成二次污染。

2.反应器外部设有除氧装置，能将从反应器中排出的混合气体进行处理，维持反应器内的厌氧环境。