CN109825419B - 基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，包括填料机构、培养反应机构和回收机构，填料机构包括废水输送装置、四个废水装填口，培养反应机构包括四个培养反应室，回收机构包括矿物输送通道、矿物回收装置、矿物储存池和菌体过滤池；本发明还公开了基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器的使用方法。本发明采用相互隔离的一体化结构设计，便于实现不同菌种在同一体系内的联合培养；采用封闭式设计，减少了杂菌进入体系的机会，有效的防止了杂菌污染；真实的模拟现实中微生物的生存环境，达到了菌落联合培养的目的，并能通过控制菌种分离、混合，调节培养条件诱导矿化用于废水处理。

Description

基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器 及其使用方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器及其使用方法。

背景技术

目前，高氮磷和高镁钙废水在工业废水中占有很大的比重，成为工业生产过程中急需解决的问题。而通过微生物利用工业废水中的钙镁或氮磷元素诱导形成矿物，使之从废水中沉淀出去是废水处理的有效方法之一。现阶段，微生物处理废水大多还只停留在通过单菌落培养诱导矿化，而这种操作过比较繁琐，往往需要多套装置同时进行菌落培养，这就导致实验过程中使用的设备多、实验工作量大，成本高，并且在单菌种培养过程中由于菌种生命活动所带来的能量消耗的不可逆性，就使得单菌落培养废水处理过程难以持久进行。

在微生物诱导矿物的过程中，镁源的添加对矿物的诱导形成起到至关重要的作用，但市面上的镁源，如氯化镁、硫酸镁的大量使用会造成工艺成本的极大提高，工艺生产的经济效益也会有所下降。水镁石是一种含镁矿物，主要成分是氢氧化镁，在自然界中具有丰富的矿床，且用于诱导矿化、废水处理后未使用完的水镁石亦可循环使用，因此在一定程度上可以缩小处理成本。

另外，在形成的矿物中，尤以鸟粪石(MgNH₄PO₄·6H₂O)的作用最为突出，因其含有丰富的氮磷元素，具有缓释速度慢的优点，可作为优质肥料加以使用。同时，产生的鸟粪石亦可作为污泥深度脱水调理剂用于处理城市污水厂污泥，虽然据报道，目前这种方法并没有使污泥的脱水效果有明显的提升，也没有达到可以完全取代固体酸等其他调理剂的程度，但鸟粪石的加入并不会对污泥深度脱水过程产生不利的影响，这为废水处理过程中产生的鸟粪石提供了一种可行的去路。而处理过后的工业废水中所残留的菌体，例如蓝藻等亦可以作为肥料加以利用，真正实现了工业生产过程中的变废为宝。

现阶段单菌培养菌种诱导矿化在现实中过于理想化，因为在自然环境中很难找到单一菌落独立存在的情形，因此自然环境中这种过程很难实现，而极大多数都是多种不同菌落共同作用在一起维持整个生态系统的稳定。因此研制出一种单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的装置显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，填料机构、培养反应机构和回收机构；

所述填料机构包括废水输送装置、四个废水装填口，废水输送装置通过相连通的管道向培养反应机构中输送废水；

所述培养反应机构包括第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室从上而下依次顺序布设于矿物输送通道一侧，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的顶部还分别设置有第一菌液接入口、第二菌液接入口、第三菌液接入口和第四菌液接入口，第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室的下部分别设置有供菌液进入第四培养反应室的第一进液通道、第二进液通道和第三进液通道，第四培养反应室的底部还与菌液泵出口连接，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的内部分别设置第一镁管、第二镁管、第三镁管和第四镁管，第三培养反应室、第四培养反应室还分别与第一氮气罐和第二氮气罐相连接；

所述回收机构包括矿物输送通道、矿物回收装置、矿物储存池和菌体过滤池，矿物回收装置包括分别安装于第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室底部的第一出料控制装置、第二出料控制装置、第三出料控制装置和第四出料控制装置。

进一步地，在第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的外部分别设置有第一调节装置、第二调节装置、第三调节装置和第四调节装置。

进一步地，在第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的顶部还分别安装第一废水填装口、第二废水填装口、第三废水填装口和第四废水填装口，且四个废水填装口均为漏斗形结构，在每个废水填装口内侧均铺设一层过滤膜。

进一步地，第一镁管、第二镁管、第三镁管和第四镁管结构相同均为圆柱型，且镁管四周上均开设小孔。

进一步地，所述第一出料控制装置包括第一磁感应器、第一电动旋转闭合阀门、第一吊索和第一矿物暂存腔，第一吊索上端缠绕在第一电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第一矿物暂存腔的平开门相连；所述第二出料控制装置包括第二磁感应器、第二电动旋转闭合阀门、第二吊索和第二矿物暂存腔，第二吊索上端缠绕在第二电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第二矿物暂存腔的平开门相连；所述第三出料控制装置包括第三磁感应器、第三电动旋转闭合阀门、第三吊索和第三矿物暂存腔，第三吊索上端缠绕在第三电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第三矿物暂存腔的平开门相连；所述第四出料控制装置包括第四磁感应器、第四电动旋转闭合阀门、第四吊索和第四矿物暂存腔，第四吊索上端缠绕在第四电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第四矿物暂存腔的平开门相连。

进一步地，第四出料控制装置的下方还设置有设备支撑架。

进一步地，所述矿物输送通道为垂直于地面的中空管道，第一矿物暂存腔、第二矿物暂存腔、第三矿物暂存腔和第四矿物暂存腔底部均与滑道相连，滑道接入矿物输送通道。

进一步地，菌液泵出口的口径处为逐渐增大的锥形结构，菌液泵出口垂直于地面，菌液泵出口的正下方为菌体过滤池，菌体过滤池中铺设有菌液过滤膜。

上述基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器的使用方法，包括单菌落培养诱导矿化和混菌落培养诱导矿化，其中，

单菌落培养诱导矿化步骤：

(1)首先，分别向第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内投入填装有水镁石的第一镁管、第二镁管和第三镁管，然后用0.22μm过滤膜封闭第一废水填装口、第二废水填装口和第三废水填装口；

(2)培养反应器中的所有电动阀门均处于闭合状态，然后在第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门和第三电动旋转闭合阀门处于开启的前提下，再分别打开第一电动阀门、第二电动阀门和第三电动阀门，通过废水输送装置分别向第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内灌入废水，废水通过第一废水填装口、第二废水填装口和第三废水填装口，再经过各个废水填装口内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤，过滤后分别进入第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室；

(2)再依次通过第一菌液接入口、第二菌液接入口和第三菌液接入口分别对应的接入1％体积比的自养型细菌、1％体积比的好氧型细菌、1％体积比的厌氧型细菌，其中，在向第三培养反应室接入厌氧型细菌前，需打开第一氮气罐，除去第三培养反应室内废水中的溶解氧以及残留在第三培养反应室内的空气；

(3)分别调节第一调节装置、第二调节装置和第三调节装置，使第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内均达到接入菌种适宜的pH、温度进行培养，其中，需要调节光强来为第一培养反应室的自养菌提供能量，一段时间后，通过大量繁殖的菌体诱导废水内的各种离子形成晶胚，废水中的离子不断与晶胚结合直至长大形成矿物；

(4)长大的矿物由于沉降作用分别通过第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门和第三电动旋转闭合阀门进入矿物暂存腔内，当矿物的沉淀高度分别达到第一磁感应器、第二磁感应器、第三磁感应器的高度时，触发第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门、第三电动旋转闭合阀门关闭，并开启第一矿物暂存腔、第二矿物暂存腔和第三矿物暂存腔的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道再转入矿物储存池内。

混菌落培养诱导矿化步骤：

(1)通过第二氮气罐除去第四培养反应室内残留的空气，分别控制第一进液通道、第二进液通道和第三进液通道上的第五电动阀门、第六电动阀门和第七电动阀门，以及第一流量计、第二流量计和第三流量计来控制流量，控制第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内1％体积比的菌液流入第四培养反应室；

(2)打开废水输送装置上的第四电动阀门向第四培养反应室内注入废水，废水通过第四培养反应室上的第四废水填装口，再进一步经过第四废水填装口内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤后进入第四培养反应室；

(3)调节第四培养反应室外侧的第四调节装置，使培养反应室内达到菌种培养的合适pH、温度以及光强进行培养诱导矿化；

(4)通过第四电动旋转闭合阀门进入第四矿物暂存腔内，当矿物的沉淀高度分别达到第四磁感应器的高度时，触发第四电动旋转闭合阀门关闭，并开启第四矿物暂存腔的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道转入矿物储存池内；

(5)废液处理结束后，开启第四培养反应室底部的菌液泵出口处的压力泵，使处理后的废液泵入菌体过滤池，并通过菌体过滤池内的过滤膜，分离废液内的的菌体与废水。

本发明的有益效果是，

1、第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室采用相互隔离的一体化结构设计，便于实现不同菌种在同一体系内的联合培养，也为混菌培养诱导提供了更丰富的菌种来源。

2、自养细菌能通过自身光合作用产生氧气与有机物，能够为好氧菌和厌氧菌提供生命活动所需的能量来源，同时它们呼吸作用产生的CO₂又被自养菌吸收利用以及作为诱导矿化的原料，减少了外界能源的输入，节约处理成本。

3、该塔式培养反应器采用封闭式设计，减少了杂菌进入体系的机会，有效的防止了杂菌污染。

4、本发明真实的模拟现实中微生物的生存环境，达到了菌落联合培养的目的，并能通过控制菌种分离、混合，调节培养条件诱导矿化用于废水处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中第一培养反应室结构示意图；

图3为本发明中的第四培养反应室结构示意图；

图4为本发明中的废水输送装置结构示意图；

图5为本发明中的第四镁管结构示意图；

图6为本发明中第一进液通道结构示意图；

图7为本发明中第四出料控制装置结构示意图；

图8为本发明中菌体过滤池结构示意图。

其中，1-第一培养反应室；2-第二培养反应室；3-第三培养反应室；4-第四培养反应室；5-第一废水填装口；6-第二废水填装口；7-第三废水填装口；8-第四废水填装口；9-第一菌液接入口；10-第二菌液接入口；11-第三菌液接入口；12-第一调节装置；13-第二调节装置；14-第三调节装置；15-第四调节装置；16-第一进液通道；161-第五电动阀门；162-第一流量计；17-第二进液通道；171-第六电动阀门；172-第二流量计；18-第三进液通道；181-第七电动阀门；182-第三流量计；19-第一出料控制装置；191-第一磁感应器；192-第一电动旋转闭合阀门；193-第一吊索；194-第一矿物暂存腔；20-第二出料控制装置；201-第二磁感应器；202-第二电动旋转闭合阀门；203-第二吊索；204-第二矿物暂存腔；21-第三出料控制装置；211-第三磁感应器；212-第三电动旋转闭合阀门；213-第三吊索；214-第三矿物暂存腔；22-第四出料控制装置；221-第四磁感应器；222-第四电动旋转闭合阀门；223-第四吊索；224-第四矿物暂存腔；23-第一镁管；24-第二镁管；25-第三镁管；26-第四镁管；27-菌液泵出口；28-矿物输送通道；29-设备支撑架；30-菌体过滤池；301-菌液过滤膜；31-矿物储存池；32-第一氮气罐；33-第二氮气罐；34-废水输送装置；341-第一电动阀门；342-第二电动阀门；343-第三电动阀门；344-第四电动阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，包括填料机构、培养反应机构和回收机构。

填料机构包括废水输送装置34、第一废水填装口5、第二废水填装口6、第三废水填装口7、第四废水填装口8，废水输送装置34如图4所示，废水输送装置34通过相连通的管道向培养反应机构中输送废水，在废水输送装置34上设置有第一电动阀门341、第二电动阀门342、第三电动阀门343和第四电动阀门344，均用于废水进入培养反应器的控制。

培养反应机构包括第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4，第一培养反应室结构如图2所示，第四培养反应室4结构如图3所示，第一培养反应室1是自养菌培养反应室、第二培养反应室2是好氧菌培养反应室，第三培养反应室3是厌氧菌培养反应室，它们均为单菌培养反应室，第四培养反应室4为混菌培养反应室；第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3从上而下依次顺序布设于矿物输送通道28一侧，第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4的顶部还分别设置有第一菌液接入口9、第二菌液接入口10、第三菌液接入口11和第四菌液接入口，第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3的下部分别设置有供菌液进入第四培养反应室4的第一进液通道16、第二进液通道17和第三进液通道18，第一进液通道16结构示意图如图6所示，在第一进液通道16、第二进液通道17和第三进液通道18上分别设置有第五电动阀门161、第六电动阀门171和第七电动阀门181，分别用于控制第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3中的反应液进入第四培养反应室4的选择控制，在第五电动阀门161、第六电动阀门171和第七电动阀门181旁分别设置有第一流量计162、第二流量计172和第三流量计182，用于控制进液量的大小；第四培养反应室4的底部还与菌液泵出口27连接，菌液泵出口27上安装有压力泵，用于将培养反应后的菌液快速泵出第四培养反应室4；第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4的内部分别设置第一镁管23、第二镁管24、第三镁管25和第四镁管26，第四镁管26结构示意图如5所示，第三培养反应室3、第四培养反应室4还分别与第一氮气罐32和第二氮气罐33相连接，用于除去第三培养反应室3、第四培养反应室4内的空气和废水中的溶解氧。

第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3采用相同的设计结构，设计高度均为2米，半径为0.5米，一次可满足400-450升废水的处理量；第四培养反应装置的设计高度为6米，半径为0.5米，一次可满足1300-1400升废水的处理量。

回收机构包括矿物输送通道28、矿物回收装置、矿物储存池31和菌体过滤池30，矿物回收装置包括分别安装于第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4底部的第一出料控制装置19、第二出料控制装置20、第三出料控制装置21和第四出料控制装置22，第四出料装置22如图7所示。

特别的，在第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4的外部分别设置有第一调节装置12、第二调节装置13、第三调节装置14和第四调节装置15，第一调节装置12、第二调节装置13、第三调节装置14和第四调节装置15均包括pH调节部件、温度调节部件和光强调节部件，可根据实际需求调节各个培养反应室内的pH、温度以及光照。

特别的，在第一培养反应室1、第二培养反应室2、第三培养反应室3和第四培养反应室4的顶部还分别安装第一废水填装口5、第二废水填装口6、第三废水填装口7和第四废水填装口8，且四个废水填装口均为漏斗形结构，在每个废水填装口内侧均铺设一层0.22μm过滤膜。

特别的，第一镁管23、第二镁管24、第三镁管25和第四镁管26结构相同均为圆柱型，且镁管四周上均开设小孔，便于溶解的镁源进入培养反应体系中。

特别的，第一出料控制装置19包括第一磁感应器191、第一电动旋转闭合阀门192、第一吊索193和第一矿物暂存腔194，第一吊索193上端缠绕在第一电动旋转闭合阀门192的转轴上，另一端与第一矿物暂存腔194的平开门相连，当第一电动旋转闭合阀门192处于开启状态时，第一吊索193处于绷紧状态，第一矿物暂存腔194的平开门关闭；当第一矿物暂存腔194内的矿物高度达到阻隔第一磁感应器191中间通路的程度时，触发第一电动旋转闭合阀门192旋转关闭，第一吊索193逐渐处于松弛状态，使平开门在重力作用下开启；第二出料控制装置20包括第二磁感应器201、第二电动旋转闭合阀门202、第二吊索203和第二矿物暂存腔204，第二吊索203上端缠绕在第二电动旋转闭合阀门202的转轴上，另一端与第二矿物暂存腔204的平开门相连，当第二电动旋转闭合阀门202处于开启状态时，第二吊索203处于绷紧状态，第二矿物暂存腔204的平开门关闭；当第二矿物暂存腔204内的矿物高度达到阻隔第二磁感应器201中间通路的程度时，触发第二电动旋转闭合阀门202旋转关闭，第二吊索203逐渐处于松弛状态，使平开门在重力作用下开启；第三出料控制装置21包括第三磁感应器211、第三电动旋转闭合阀门212、第三吊索213和第三矿物暂存腔214，第三吊索213上端缠绕在第三电动旋转闭合阀门212的转轴上，另一端与第三矿物暂存腔214的平开门相连，当第三电动旋转闭合阀门212处于开启状态时，第三吊索213处于绷紧状态，第三矿物暂存腔214的平开门关闭；当第三矿物暂存腔214内的矿物高度达到阻隔第三磁感应器211中间通路的程度时，触发第三电动旋转闭合阀门212旋转关闭，第三吊索213逐渐处于松弛状态，使平开门在重力作用下开启；第四出料控制装置22包括第四磁感应器221、第四电动旋转闭合阀门222、第四吊索223和第四矿物暂存腔224，第四吊索223上端缠绕在第四电动旋转闭合阀门222的转轴上，另一端与第四矿物暂存腔224的平开门相连，当第四电动旋转闭合阀门222处于开启状态时，第四吊索223处于绷紧状态，第四矿物暂存腔224的平开门关闭；当第四矿物暂存腔224内的矿物高度达到阻隔第四磁感应器221中间通路的程度时，触发第四电动旋转闭合阀门222旋转关闭，第四吊索223逐渐处于松弛状态，使平开门在重力作用下开启。

特别的，第四出料控制装置22的下方还设置有设备支撑架29，起到固定支撑整个反应器的作用。

特别的，矿物输送通道28为垂直于地面的中空管道，第一矿物暂存腔194、第二矿物暂存腔204、第三矿物暂存腔214和第四矿物暂存腔224底部均与滑道相连，滑道接入矿物输送通道28，滑道用于矿物的输送，同时对第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3起到一定的固定作用，矿物输送通道28下方设置有矿物储存池31，用于储存废水处理过程中形成的矿物。

特别的，菌液泵出口27的口径处为逐渐增大的锥形结构，菌液泵出口27垂直于地面，菌液泵出口27的正下方为菌体过滤池30，菌体过滤池如图8所示，使得泵出的菌液能够尽可能均匀的喷洒入菌体过滤池30，菌体过滤池30中铺设有菌液过滤膜301，用于分离培养反应过后的菌体与废水。

实施例1

一种基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器的使用方法，单菌落培养诱导矿化步骤：

(1)首先，分别向第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3内投入填装有水镁石的第一镁管23、第二镁管24和第三镁管25，然后用0.22μm过滤膜封闭第一废水填装口5、第二废水填装口6和第三废水填装口7；

(2)培养反应器中的所有电动阀门，第一电动阀门341、第二电动阀门342、第三电动阀门343、第四电动阀门344、第五电动阀门161、第六电动阀门171和第七电动阀门181均处于闭合状态，然后在第一电动旋转闭合阀门192、第二电动旋转闭合阀门202和第三电动旋转闭合阀门212处于开启的前提下，再分别打开第一电动阀门341、第二电动阀门342和第三电动阀门343，通过废水输送装置34分别向第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3内灌入废水，废水通过第一废水填装口5、第二废水填装口6和第三废水填装口7，再经过各个废水填装口内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤，过滤后分别进入第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3；

(2)再依次通过第一菌液接入口9、第二菌液接入口10和第三菌液接入口11分别对应的接入1％体积比的自养型细菌(蓝细菌)、1％体积比的好氧型细菌(芽孢杆菌)、1％体积比的厌氧型细菌(月形单胞菌)，其中，在向第三培养反应室3接入厌氧型细菌前，需打开第一氮气罐32，除去第三培养反应室3内废水中的溶解氧以及残留在第三培养反应室3内的空气；

(3)分别调节第一调节装置12、第二调节装置13和第三调节装置14，使第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3内均达到接入菌种适宜的pH、温度进行培养，分别将第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3内pH调至7-7.5、温度调节为25-30℃；需要调节光强来为第一培养反应室1的自养菌提供能量，光照强度调节至4000Lx左右，一段时间后，通过大量繁殖的菌体诱导废水内的各种离子形成晶胚，废水中的离子不断与晶胚结合直至长大形成矿物；

(4)长大的矿物由于沉降作用分别通过第一电动旋转闭合阀门192、第二电动旋转闭合阀门202和第三电动旋转闭合阀门212进入矿物暂存腔内，当矿物的沉淀高度分别达到第一磁感应器191、第二磁感应器201、第三磁感应器211的高度时，触发第一电动旋转闭合阀门192、第二电动旋转闭合阀门202、第三电动旋转闭合阀门212关闭，并开启第一矿物暂存腔194、第二矿物暂存腔204和第三矿物暂存腔214的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道28再转入矿物储存池31内。

实施例2

一种基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器的使用方法，混菌落培养诱导矿化步骤：

(1)通过第二氮气罐33除去第四培养反应室4内残留的空气，分别控制第一进液通道16、第二进液通道17和第三进液通道18上的第五电动阀门161、第六电动阀门171和第七电动阀门181，以及第一流量计162、第二流量计172和第三流量计182来控制流量，控制第一培养反应室1、第二培养反应室2和第三培养反应室3内1％体积比的菌液流入第四培养反应室4；

(2)打开废水输送装置34上的第四电动阀门344向第四培养反应室4内注入废水，废水通过第四培养反应室4上的第四废水填装口8，再进一步经过第四废水填装口8内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤后进入第四培养反应室4；

(3)调节第四培养反应室4外侧的第四调节装置15，在培养反应室内的初始pH为7.2左右、温度控制在25-30℃，光强调节至4000Lx左右的条件下进行培养诱导矿化；

(4)通过第四电动旋转闭合阀门222进入第四矿物暂存腔224内，当矿物的沉淀高度分别达到第四磁感应器221的高度时，触发第四电动旋转闭合阀门222关闭，并开启第四矿物暂存腔224的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道28转入矿物储存池31内；

(5)废液处理结束后，开启第四培养反应室4底部的菌液泵出口27处的压力泵，使处理后的废液泵入菌体过滤池30，并通过菌体过滤池30内的过滤膜，分离废液内的的菌体与废水。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，包括填料机构、培养反应机构和回收机构；

所述填料机构包括废水输送装置、四个废水装填口，废水输送装置通过相连通的管道向培养反应机构中输送废水；

所述培养反应机构包括第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室从上而下依次顺序布设于矿物输送通道一侧，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的顶部还分别设置有第一菌液接入口、第二菌液接入口、第三菌液接入口和第四菌液接入口，第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室的下部分别设置有供菌液进入第四培养反应室的第一进液通道、第二进液通道和第三进液通道，第四培养反应室的底部还与菌液泵出口连接，第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的内部分别设置第一镁管、第二镁管、第三镁管和第四镁管，第三培养反应室、第四培养反应室还分别与第一氮气罐和第二氮气罐相连接；

所述回收机构包括矿物输送通道、矿物回收装置、矿物储存池和菌体过滤池，矿物回收装置包括分别安装于第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室底部的第一出料控制装置、第二出料控制装置、第三出料控制装置和第四出料控制装置；

在第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的外部分别设置有第一调节装置、第二调节装置、第三调节装置和第四调节装置；

第一镁管、第二镁管、第三镁管和第四镁管结构相同均为圆柱型，且镁管四周上均开设小孔。

2.如权利要求1所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，在第一培养反应室、第二培养反应室、第三培养反应室和第四培养反应室的顶部还分别安装第一废水填装口、第二废水填装口、第三废水填装口和第四废水填装口，且四个废水填装口均为漏斗形结构，在每个废水填装口内侧均铺设一层过滤膜。

3.如权利要求1所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，所述第一出料控制装置包括第一磁感应器、第一电动旋转闭合阀门、第一吊索和第一矿物暂存腔，第一吊索上端缠绕在第一电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第一矿物暂存腔的平开门相连；所述第二出料控制装置包括第二磁感应器、第二电动旋转闭合阀门、第二吊索和第二矿物暂存腔，第二吊索上端缠绕在第二电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第二矿物暂存腔的平开门相连；所述第三出料控制装置包括第三磁感应器、第三电动旋转闭合阀门、第三吊索和第三矿物暂存腔，第三吊索上端缠绕在第三电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第三矿物暂存腔的平开门相连；所述第四出料控制装置包括第四磁感应器、第四电动旋转闭合阀门、第四吊索和第四矿物暂存腔，第四吊索上端缠绕在第四电动旋转闭合阀门的转轴上，另一端与第四矿物暂存腔的平开门相连。

4.如权利要求3所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，第四出料控制装置的下方还设置有设备支撑架。

5.如权利要求1所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，所述矿物输送通道为垂直于地面的中空管道，第一矿物暂存腔、第二矿物暂存腔、第三矿物暂存腔和第四矿物暂存腔底部均与滑道相连，滑道接入矿物输送通道。

6.如权利要求1所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器，其特征在于，菌液泵出口的口径处为逐渐增大的锥形结构，菌液泵出口垂直于地面，菌液泵出口的正下方为菌体过滤池，菌体过滤池中铺设有菌液过滤膜。

7.如权利要求1-6任一所述的基于单/混菌培养诱导矿化用于废水处理的塔式培养反应器的使用方法，其特征在于，包括单菌落培养诱导矿化和混菌落培养诱导矿化，其中，

单菌落培养诱导矿化步骤：

（1）首先，分别向第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内投入填装有水镁石的第一镁管、第二镁管和第三镁管，然后用0.22μm过滤膜封闭第一废水填装口、第二废水填装口和第三废水填装口；

（2）培养反应器中的所有电动阀门均处于闭合状态，然后在第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门和第三电动旋转闭合阀门处于开启的前提下，再分别打开第一电动阀门、第二电动阀门和第三电动阀门，通过废水输送装置分别向第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内灌入废水，废水通过第一废水填装口、第二废水填装口和第三废水填装口，再经过各个废水填装口内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤，过滤后分别进入第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室；

（3）再依次通过第一菌液接入口、第二菌液接入口和第三菌液接入口分别对应的接入1%体积比的自养型细菌、1%体积比的好氧型细菌、1%体积比的厌氧型细菌，其中，在向第三培养反应室接入厌氧型细菌前，需打开第一氮气罐，除去第三培养反应室内废水中的溶解氧以及残留在第三培养反应室内的空气；

（4）分别调节第一调节装置、第二调节装置和第三调节装置，使第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内均达到接入菌种适宜的pH、温度进行培养，其中，需要调节光强来为第一培养反应室的自养菌提供能量，一段时间后，通过大量繁殖的菌体诱导废水内的各种离子形成晶胚，废水中的离子不断与晶胚结合直至长大形成矿物；

（5）长大的矿物由于沉降作用分别通过第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门和第三电动旋转闭合阀门进入矿物暂存腔内，当矿物的沉淀高度分别达到第一磁感应器、第二磁感应器、第三磁感应器的高度时，触发第一电动旋转闭合阀门、第二电动旋转闭合阀门、第三电动旋转闭合阀门关闭，并开启第一矿物暂存腔、第二矿物暂存腔和第三矿物暂存腔的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道再转入矿物储存池内；

混菌落培养诱导矿化步骤：

（1）通过第二氮气罐除去第四培养反应室内残留的空气，分别控制第一进液通道、第二进液通道和第三进液通道上的第五电动阀门、第六电动阀门和第七电动阀门，以及第一流量计、第二流量计和第三流量计来控制流量，控制第一培养反应室、第二培养反应室和第三培养反应室内1%体积比的菌液流入第四培养反应室；

（2）打开废水输送装置上的第四电动阀门向第四培养反应室内注入废水，废水通过第四培养反应室上的第四废水填装口，再进一步经过第四废水填装口内侧平铺的0.22μm过滤膜进行无菌过滤后进入第四培养反应室；

（3）调节第四培养反应室外侧的第四调节装置，使培养反应室内达到菌种培养的合适pH、温度以及光强进行培养诱导矿化；

（4）通过第四电动旋转闭合阀门进入第四矿物暂存腔内，当矿物的沉淀高度分别达到第四磁感应器的高度时，触发第四电动旋转闭合阀门关闭，并开启第四矿物暂存腔的平开门，使矿物通过滑道进入矿物输送通道转入矿物储存池内；

（5）废液处理结束后，开启第四培养反应室底部的菌液泵出口处的压力泵，使处理后的废液泵入菌体过滤池，并通过菌体过滤池内的过滤膜，分离废液内的菌体与废水。