[实用新型]一种蜂窝载体固定化细胞的气升式内循环生物反应器

说明书

本实用新型属于微生物固定化技术领域，涉及一种固定化细胞生物反应器，尤其涉及一种具有气升式内循环的生物反应器。

微生物固定化技术是生物工程领域中的一项新兴技术，目前已广泛应用于制药、化工、食品及环保等领域。80年代起，该项技术开始应用于工业废水的处理。生物反应器是微生物固定化的核心技术之一，研究开发高效节能的生物反应器已成为当前的一个重要课题。

目前，工业上应用的固定化细胞生物反应器主要有间歇式、连续搅拌槽式、填充床式和流化床式等。上述的固定化细胞生物反应器，有的易使固定化细胞破碎，有的传质效率不够理想，有的操作困难。流化床式生物反应器，如文献《环境科学》，1997，18(1)，26所报道的“内循环生物流化床反应器”，操作难度较高，不易推广使用；另有一种气升式内循环生物反应器，其传质效率虽然高于一般的流化床式反应器，但是，该反应器在操作过程中，由于气体的上升会使小气泡汇聚成大气泡，导致传质效率的降低。

本实用新型的目的在于设计一种蜂窝载体固定化细胞的气升式内循环生物反应器，以综合上述各种反应器的优点，克服其存在的缺陷。

本实用新型的构思是这样的：将整个反应器设计成塔状或圆柱状，在其内部设有一根或数根内管，内管内装填了含有固定化细胞的蜂窝载体。在反应器底部设有一个带有喷气口的曝气器，压缩空气可通过曝气器直接进入含有固定化细胞蜂窝载体的内管。蜂窝载体既是载有细胞的生物催化剂，又可起到静态混合器的作用，因此可大大提高反应效率。与现有的流化床生物反应器相比，其反应效率可提高20％～30％，阻力仅为填充床式的15％～25％。

以下将结合附图对本实用新型作详细的说明。图1为所述反应器的结构示意图。图2为装填了蜂窝载体的内管结构示意图。图3为图2中的A-A向示意图。图4为蜂窝载体的示意图。图中：

1----壳体

2----内管

3----蜂窝载体

4----排气口    

5----底物进口

6----支架

7----曝气器

8----喷气口

9----产物出口

10----直通孔

11----空间

由图可见，所说的反应器主要由壳体1、一根或数根内管2、蜂窝载体3和曝气器7所构成。

所说的壳体1为一个圆柱形的塔体；

所说的内管2为圆直管，其直径为60mm～200mm，以100mm～150mm为最好；

所说的蜂窝载体3为一个具有直通孔10的圆柱体，其表面具有微孔结构，用以固定化细胞。蜂窝载体3的外径应能与内管2的内径相配合，可以采用无机材料如陶瓷或耐高温的有机材料制成；

所说的直通孔10可以是方孔，也可以是圆孔或六边形孔等多边形的孔；

蜂窝载体3装填在内管2中，内管2的底面与蜂窝载体3之间留有空间11，内管2可采用常规的机械方法，如通过支架6固定在由壳体1的内壁；

曝气器7设置在壳体1的底部，其上端设有一个喷气口8，喷气口8插入内管2的底面与蜂窝载体3之间的空间11，以使空气能直接进入内管2；排气口4设置在壳体1的顶部，底物进口5设置在壳体1的上部，产物出口9则设置在壳体1的下部。

该反应器是这样运行的：将细胞液或酶液送入反应器，使其固定于蜂窝载体3上，底物由底物进口5进入反应器，其液面高度应高于内管2，压缩空气经过曝气器7，通过喷气口8进入内管2，造成管内外液体的密度差，使液体在反应器内循环流动进行反应，多余的气体则可由排气口4排出。反应结束后，反应产物可由产物出口9排出。

为使由排气口4排出的气体不带有泡沫，可在壳体1的内部排气口4处设置一个泡沫分离器，如丝网分离器或机械消泡器等。

由上述公开的技术方案可见，本实用新型所说的反应器，综合了目前各种生物反应器的长处，具有较为显著的优点：传质效果好，流动阻力小。与现有的流化床生物反应器相比，其反应效率可提高20％～30％，阻力仅为填充床式的15％～25％。为一种具有广泛应用前景的生物反应器，尤其可用于废水的生化处理。