[发明专利]一种制备纳米硒的好氧‑厌氧间歇曝气反应器及其制备纳米硒的方法

摘要

本发明涉及一种制备纳米硒的好氧‑厌氧间歇曝气反应器，它包括反应器本体，上部设置有三相分离器，在反应器本体侧壁上设置有第一出气口、出水口和排泥口，在反应器本体的底部设置有布水系统和布气系统，所述的布水系统分为厌氧布水支路和好氧布水支路，在反应器本体外设置有微电脑，微电脑控制厌氧布水支路、好氧布水支路的进水，空气压缩机的进气及出水管出水的工作。本发明的制备纳米硒的好氧‑厌氧间歇曝气反应器集好氧阶段与厌氧阶段为一体，不减小了能源的消耗，并且简便易行，过程简化，大大缩短了微生物的培养与纳米硒的制备的时间，提高了生产效率。

主权项

一种利用纳米硒的好氧‑厌氧间歇曝气反应器进行制备纳米硒的方法，利用纳米硒的好氧‑厌氧间歇曝气反应器进行，所述的反应器，包括反应器本体和顶盖，所述的反应器本体为圆柱桶形，反应器本体内部自下而上分为菌体床区和悬浮区，悬浮区中心上部设置有三相分离器，三相分离器由两块倾斜挡板构成，两倾斜挡板的顶部固定在顶盖上，在悬浮区上部的反应器本体侧壁上设置有第一出气口，在悬浮区上部的反应器本体侧壁上设有出水口，出水口通过出水管连接有出水箱，第一出气口与出水口位于相对的两侧；三相分离器的两块倾斜挡板位于悬浮区上部并将悬浮区上部分为左部排气区、中部排气区和右部排水区三个区域，两块倾斜挡板呈截头V 形，两倾斜挡板之间的夹角为30～60°，每块倾斜挡板与顶盖所在的平面之间的夹角为60°～80°，第一出气口设置在左部排气区的反应器本体侧壁上，在顶盖的一侧设置有第二出气口，第二出气口与中部排气区连通，第一出气口和第二出气口共同连接集气室，在顶盖的顶部设置有出气管，出气管与中部排气区连通，出气管连接有水封罐，水封罐呈圆柱状；位于菌体床区的反应器本体侧壁上设有排泥口，在反应器本体的底部设置有布水系统和布气系统，所述的布水系统分为厌氧布水支路和好氧布水支路，厌氧布水支路包括厌氧进水总管、厌氧进水支管和厌氧进水箱，进水总管与厌氧进水支管相连，厌氧进水支管与反应器本体底部的厌氧进水口连通，厌氧进水总管与厌氧进水箱连接；好氧布水支路包括好氧进水总管、好氧进水支管和好氧进水箱，好氧进水总管与好氧进水支管相连，好氧进水支管与反应器本体底部的好氧进水口连通，好氧进水总管与好氧进水箱连接；所述的布气系统包括曝气头，曝气头设置在反应器本体的底部，曝气头通过管路与空气压缩机连接，在反应器本体外设置有微电脑，微电脑控制厌氧布水支路、好氧布水支路的进水，空气压缩机的进气及出水管出水的工作；所述的好氧进水口为4个，好氧进水支管的数量与好氧进水口相匹配，好氧进水支管共同连接好氧进水总管；所述的厌氧进水口为4个，厌氧进水支管的数量与厌氧进水口相匹配，厌氧进水支管共同连接厌氧进水总管；曝气头设置在反应器本体底部的中心位置；4 个好氧进水口以曝气头为中心呈长方形分布在曝气头周围；4 个厌氧进水口以曝气头为中心呈菱形分布在曝气头周围，厌氧进水口设置在两相邻的好氧进水口之间；所述的好氧进水箱中盛纳菌体生长需要的菌体营养水，厌氧进水箱中盛纳含亚硒酸盐的水溶液，菌体营养水的成分如下：胰蛋白胨10.0‑15.0g/L，酵母提取物5.0‑10.0g/L，氯化钠5.0‑10.0g/L ，KNO31.0‑2.0g/L，MgSO41.0‑2.0g/L， KH2PO42.0‑3.0g/L，柠檬酸钠5.2g/L；含亚硒酸盐的水溶液中亚硒酸盐的质量浓度为36‑40mol/L；包括步骤如下：1）酵母菌属生长阶段：反应器运行前，将酵母菌属液体菌剂加入到反应器本体内菌体床区，同时添加生物炭粉末，开启布气系统与好氧布水支路上的好氧进水泵，向反应器内通过菌体营养水，菌体营养水于好氧进水箱通过好氧进水总管、好氧进水支管从反应器本体的底部进入反应器内，控制菌体营养水的进水流速为3‑6L/h，进水时间：5‑10 分钟，进水结束后，每升菌体营养水中含9‑10mL 菌剂，每升菌体营养水中含1000‑1500mg 生物炭，菌体营养水的成分如下：胰蛋白胨10.0‑15.0g/L，酵母提取物5.0‑10.0g/L，氯化钠5.0‑10.0g/L ，KNO31.0‑2.0g/L，MgSO41.0‑2.0g/L， KH2PO42.0‑3.0g/L，柠檬酸钠5.2g/L；同时曝气5‑5.5小时，曝气量为40‑80L/h，曝气开始后酵母菌属开始分解菌体营养水中的有机物质，该有机物质为酵母菌属生长提供所需能源，降解过程中产生CO2，CH4 以及曝气过程中没有完全利用的氧气上升进入三相分离器，从第一出气口、第二出气口排出，酵母菌属生长阶段温度保持在25±3℃；2）曝气结束后，关闭布气系统与好氧布水支路上的好氧进水泵，静置8‑10 分钟进行酵母菌属絮状体的沉降，沉降结束后，开启出水管上的电磁阀进行出水5‑10 分钟，悬浮区上部的清液通过出水口流至出水箱中，控制出水流速流速3‑6 L/h；3）出水结束后，关闭出水管上的电磁阀，静置24‑60 分钟闲置排出多余的氧气，开启厌氧布水支路上的厌氧进水泵，向反应器内通入含亚硒酸盐的水溶液，含亚硒酸盐的水溶液中亚硒酸盐的质量浓度为36‑40mol/L，所述的亚硒酸盐为亚硒酸钠或亚硒酸钾；含亚硒酸盐的水溶液于厌氧进水箱通过厌氧进水总管、厌氧进水支管从反应器本体的底部进入反应器内，控制含亚硒酸盐的水溶液的进水流速为3‑6L/h，进水时间 5‑10 分钟，4）含亚硒酸盐的水溶液进水结束后，关闭厌氧布水支路上的厌氧进水泵，开始厌氧5‑5.5 小时进行纳米硒的制备，纳米硒的制备期间保持排气口阀门的关闭，防止氧气进入，温度保持在25±3℃，5）纳米硒的制备阶段结束后，静置8‑10 分钟进行纳米硒的沉降，沉降结束后，开启出水管上的电磁阀进行出水5‑10 分钟，排出厌氧阶段的废水，悬浮区上部的清液通过出水口流至出水箱中，控制出水流速流速3‑6 L/h，打开排泥口排出沉淀的菌体，然后离心、用双蒸水和无水乙醇洗涤，得到红色单质纳米硒；洗涤后去除红色单质纳米硒的产物通过循环泵泵入反应器本体内进行循环利用。