CN109182114B - 一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，主要解决现有技术存在的菌制剂生产过程中不能很好控制生产环境，导致菌种活性弱的问题。该装置包括反应室，安装在反应室外的空气净化装置、蒸汽发生器、菌液罐、无菌水制备装置，与空气净化装置连接的曝气管，安装在反应室内的滤隔板，与反应室连通的尾气净化装置，与反应室连接的搅拌装置，安装在反应室外的第一动力泵、第二动力泵，与第一、二动力泵另一端连接的喷头，开设在反应室上的可视化检测窗口，与反应室连接的冷热水温控装置，开设在反应室上的进料口和出料口，以及设置在反应室底部的支架。通过上述方案，本发明达到了菌种活性强的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置

技术领域

本发明涉及生物菌制备领域，尤其涉及一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置。

背景技术

油气田开采过程中会产生大量的含油固废，成分复杂，含有有机聚合物、原油等。若得不到良好处置将会通过各种途径进入环境，尤其在油田的周边地区，对环境产生严重危害，污染物被雨水携带污染地表水体，或者向下渗漏污染地下水，造成水源地长期污染。有毒有害的难降解化学物质(如苯、甲苯、酚类等)一旦通过动植物食物链进入人体，可长期存留并富集，引起急慢性中毒，损伤神经系统。通常在有机污染物污染的环境中生长着不少有特殊本领的微生物，这些微生物能利用环境中的有机污染物作为碳源，通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数的有机污染物实现生物降解。利用高效降油微生物可有效降解含油固废的含油量，减轻含油固废堆放和填埋的压力，并且经过微生物处理后的固体废渣添加必要的营养元素后可作为不进入食物链的作物种植土、园林土、绿化土，实现资源的可持续利用。

含油固废现今存量极大，单个项目处理量所需的微生物菌制剂的量往往数吨，大量快速高效的生产微生物菌剂是微生物处理含有固废项目中的难题，传统菌制剂生产过程中，生产方式粗放，生产环境不能严格无菌、发酵载体灭菌不彻底、发酵过程不规范、工作人员操作不当容易引入杂菌，对目标菌种的生产产生竞争性抑制作用，因此设计一款高效生产菌制剂且能保证菌种活性的装置是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，主要解决现有技术中存在的菌制剂生产过程中不能很好控制生产环境，导致菌种活性弱的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，包括用于堆放发酵物的反应室，安装在反应室外的空气净化装置，与空气净化装置连接并位于反应室底部的曝气管，安装在反应室底部并位于曝气管上层且具有开孔的滤隔板，与反应室连通设置的尾气净化装置，与反应室连接并用于对发酵物进行搅拌的搅拌装置，安装在反应室外并与曝气管连接且用于对反应室除菌的蒸汽发生器，安装在反应室外侧的菌液罐，一端通过软管与菌液罐连接的第一动力泵，安装在反应室外侧的无菌水制备装置，与无菌水制备装置通过软管连接的第二动力泵，通过管路同时与第一动力泵和第二动力泵另一端连接且设置在反应室顶部的喷头，开设在反应室上的可视化检测窗口，安装在反应室内并贴合在可视化检测窗口上的数字温度计，与反应室通过管路连接的冷热水温控装置，分别开设在反应室顶部和底部的进料口和出料口，以及设置在反应室底部并用于支撑反应室的支架，其中曝气管与管路上均设有阀门，同时滤隔板对应出料口处设有可活动的盖板。

进一步地，所述空气净化装置包括第一风机，进气端与第一风机连通的二级空气净化系统，以及进气端与二级空气净化系统连通且出气端与曝气管通过阀门连接的一级空气净化系统。

进一步地，所述尾气净化装置包括一端与反应室连通的尾气净化器，以及通过管路与尾气净化器另一端连接的第二风机，其中管路上设有阀门。

进一步地，所述搅拌装置包括通过连接杆横向安装在反应室内的搅拌器桨叶，具体地，所述无菌水制备装置包括无菌水制备器，设置在无菌水制备器顶盖上的进水端口和出水端口，设置在无菌水制备器顶盖中部的压力表，分别设置在压力表两侧并与无菌水制备器内部连通的安全阀和蒸汽阀，安装在无菌水制备器内的温度传感器，安装在无菌水制备器上的计时器，设置在无菌水制备器侧壁上并用于显示计时和无菌水制备器内温度的PLC控制器，以及设置在无菌水制备器底部的电磁加热器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的固体生物菌剂制备装置为一体式自动化生产设备，菌剂在装置内完成发酵生产的整个过程，在菌剂制作过程中可做到发酵温度、湿度及供氧，搅拌时间、搅拌速度、搅拌间隔可根据需要自行设定，设置有专门的取样窗口，可随时检测发酵成熟程度，菌制剂发酵完成后能够在无菌操作下快速分装生物菌剂，保证了菌制剂的活性和高效性，是含油固废高效降解工作的基础。

(2)本发明可高效生产菌制剂，能够解决菌制剂使用效果不佳，菌种活性差，发酵量不够的难题，并且本发明的菌种为固体，相对于液体菌种，更方便运输，推广性更强。

(3)本发明采用冷热水温控制装置对反应室进行温度控制，其中使用的水可实现重复使用，节约能源，有利于资源的合理利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为无菌水制备装置结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-反应室，2-曝气管，3-滤隔板，4-蒸汽发生器，5-菌液罐，6-第一动力泵，7-无菌水制备装置，8-第二动力泵，9-喷头，10冷热水温控装置，11-进料口，12-出料口，13-第一风机，14-二级空气净化系统，15-一级空气净化系统，16-尾气净化器，17-第二风机，18-搅拌器桨叶，19-搅拌器电机，20-无菌水制备器，21-进水端口，22-出水端口，23-压力表，24-安全阀，25-蒸汽阀，26-PLC控制器，27-电磁加热器，28-支架，29-可视化检测窗口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1与图2所示，一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，其，包括用于堆放发酵物的反应室1，安装在反应室1外的空气净化装置，与空气净化装置连接并位于反应室1底部的曝气管2，安装在反应室1底部并位于曝气管2上层且具有开孔的滤隔板3，与反应室1连通设置的尾气净化装置，与反应室1连接并用于对发酵物进行搅拌的搅拌装置，安装在反应室1外并与曝气管2连接且用于对反应室1除菌的蒸汽发生器4，安装在反应室1外侧的菌液罐5，一端通过软管与菌液罐5连接的第一动力泵6，安装在反应室1外侧的无菌水制备装置7，与无菌水制备装置7通过软管连接的第二动力泵8，通过管路同时与第一动力泵6和第二动力泵8另一端连接且设置在反应室1顶部的喷头9，开设在反应室1上的可视化检测窗口29，与反应室1通过管路连接的冷热水温控装置10，分别开设在反应室顶部和底部的进料口11和出料口12，以及设置在反应室1底部并用于支撑反应室1的支架28，其中曝气管与管路上均设有阀门，同时滤隔板3对应出料口12处设有可活动的盖板。

使用之前，首先将蒸汽发生器4、第一动力泵6、第二动力泵8、冷热水温控装置10、第一风机13、二级空气净化系统14、一级空气净化系统15、尾气净化器16、第二风机17、搅拌器电机19、PLC控制器26、电磁加热器27等需要通电的设备进行通电，然后开启蒸汽发生器4产生蒸汽，开启曝气管2上的阀门，将蒸汽通入反应室1内，开启第二风机17将反应室1内的空气排出，灭菌使得反应室内处于无菌状态。

制备时，按需计算所需生物菌制剂的生产量，将发酵物载体从进料口11放入反应室1的底部，并进行灭菌，如果发酵物料不是一种，则需要按比例混匀后添加，添加后再进行灭菌，然后无菌水制备器20的进水端口21通入需要的水，开启电磁加热器27，将温度设置在121℃，计时器计时加热30min，沸腾后产生的蒸汽从蒸汽阀25向外排出，并观察压力表23上显示的读数，当压力过大时，开启安全阀24进行泄压，通过温度传感器采集净化后无菌水的温度，并显示在PLC控制器26上，当温度冷却至所需温度时，通过第二动力泵8将无菌水抽出，同时开启第一动力泵6将菌液罐5中的菌液抽出，无菌水和菌液一并从喷头9喷洒在发酵载体上，在喷洒的过程中需要开启搅拌器电机19，目的是为了让无菌水和菌液更加均匀的喷洒在发酵载体上，通过第一风机13将外部空气吸入过滤膜为0.2μm的二级空气净化系统14中，用于除去空气中的污染物包括粉尘、过敏原、细菌等，再进入过滤膜为0.1μm的一级空气净化系统15进行彻底过滤，过滤后的无菌空气可用于微生物繁殖，不会干扰目标微生物的生长代谢且不引入新的杂菌，并通过开启曝气管2上的阀门将无菌空气通入反应室1内以提供微生物所需要的氧气，然后开启搅拌器电机19，搅拌器桨叶18对发酵物料进行搅拌，通过可视化检测窗口29观察数字温度计检测到反应室1内的温度值，通过冷热水温控装置10进行冷热水互换来对反应室1的温度进行控制，使得反应室1内的温度满足发酵所需适宜温度，其中最适宜温度根据待生产的菌种所需最适宜温度确定，由于在发酵的过程中会产生废气，然后开启尾气净化器16和第二风机17，废气在尾气净化器16的催化氧化吸附作用后，达到排放标准后排出。

在发酵的过程中需要将温度保持在发酵最适宜温度，同时需要保持反应室1内的氧气充足，所以在发酵的过程中需要一直将空气净化装置和尾气净化装置开启，然后从可视化检测窗口29每隔八小时进行一次菌落计数，菌落数在1×10⁸CFU/g左右停止发酵，发酵完成后，打开滤隔板3上对应出料口12处的盖板，在无菌环境下将微生物载体从出料口12取出分装利用。

其中，本发明中使用的蒸汽发生器、菌液罐、空气净化装置、尾气净化器均为现有技术，本发明并未对其结构进行改进，其工作原理为本领域技术人员所熟知的，故在本发明申请中不再赘述。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，其特征在于，包括用于堆放发酵物的反应室(1)，安装在反应室(1)外的空气净化装置，与空气净化装置连接并位于反应室(1)底部的曝气管(2)，安装在反应室(1)底部并位于曝气管(2)上层且具有开孔的滤隔板(3)，与反应室(1)连通设置的尾气净化装置，与反应室(1)连接并用于对发酵物进行搅拌的搅拌装置，安装在反应室(1)外并与曝气管(2)连接且用于对反应室(1)除菌的蒸汽发生器(4)，安装在反应室(1)外侧的菌液罐(5)，一端通过软管与菌液罐(5)连接的第一动力泵(6)，安装在反应室(1)外侧的无菌水制备装置(7)，与无菌水制备装置(7)通过软管连接的第二动力泵(8)，通过管路同时与第一动力泵(6)和第二动力泵(8)另一端连接且设置在反应室(1)顶部的喷头(9)，开设在反应室(1)上的可视化检测窗口(29)，安装在反应室(1)内并贴合在可视化检测窗口(29)上的数字温度计，与反应室(1)通过管路连接的冷热水温控装置(10)，分别开设在反应室顶部和底部的进料口(11)和出料口(12)，以及设置在反应室(1)底部并用于支撑反应室(1)的支架(28)，其中曝气管与管路上均设有阀门，同时滤隔板(3)对应出料口(12)处设有可活动的盖板；

所述无菌水制备装置(7)包括无菌水制备器(20)，设置在无菌水制备器顶盖上的进水端口(21)和出水端口(22)，设置在无菌水制备器(20)顶盖中部的压力表(23)，分别设置在压力表(23)两侧并与无菌水制备器(20)内部连通的安全阀(24)和蒸汽阀(25)，安装在无菌水制备器(20)内的温度传感器，安装在无菌水制备器(20)上的计时器，设置在无菌水制备器(20)侧壁上并用于显示计时和无菌水制备器(20)内温度的PLC控制器(26)，以及设置在无菌水制备器(20)底部的电磁加热器(27)。

2.根据权利要求1所述的一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，其特征在于，所述空气净化装置包括第一风机(13)，进气端与第一风机(13)连通的二级空气净化系统(14)，以及进气端与二级空气净化系统(14)连通且出气端与曝气管(2)通过阀门连接的一级空气净化系统(15)。

3.根据权利要求2所述的一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，其特征在于，所述尾气净化装置包括一端与反应室(1)连通的尾气净化器(16)，以及通过管路与尾气净化器(16)另一端连接的第二风机(17)，其中管路上设有阀门。

4.根据权利要求3所述的一种用于含油固废降解的固体生物菌剂制备装置，其特征在于，所述搅拌装置包括通过连接杆横向安装在反应室(1)内的搅拌器桨叶(18)，以及安装在反应室(1)外壁上并控制搅拌器桨叶(18)转动的搅拌器电机(19)。

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