CN110760440A - 一种厌氧型微生物的培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厌氧型微生物的培养装置，涉及到微生物培养领域，该厌氧型微生物的培养装置，包括培养装置主体、密封隔板、培养底垫，所述培养装置主体的内部连接有密封隔板，所述密封隔板的右侧和培养装置主体的右侧内壁均连接有承接板，所述承接板的一侧连接有放置板，所述放置板的顶部连接有培养底垫。本发明通过密封隔板可以防止培养装置主体内部元件对微生物的培养造成影响，通过承接板可以保证放置板的固定，防止放置板倾斜，通过放置板和培养底垫方便了微生物的放置。

Description

一种厌氧型微生物的培养装置

技术领域

本发明涉及微生物培养技术领域，特别是涉及一种厌氧型微生物的培养装置。

背景技术

在微生物的研究中，厌氧型微生物是一个重要的研究分支。而且厌氧型微生物在消化处理污泥等方面具有重要的作用。厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气，从而能够对污泥等进行分解，以利于环境。

厌氧微生物绝大多数为细菌，很少数是放线菌，极少数是支原体，厌氧真菌尚见于个别的报道。厌氧微生物在自然界分布广泛。人类生活的环境和人体本身就生存有种类众多的厌氧微生物，它们与人类的关系密切。为了实现对污泥等处理的工业化、快速化，并加快对厌氧型微生物的研究，对厌氧型微生物进行人工培训具有重要的意义。

在现有技术中，为了更好地对厌氧微生物进行培养，常用的技术方案有以下几种：

中国专利申请CN201010292561.5公开一种便携式厌氧微生物培养装置。它包括试管和密封该试管开口的密封盖，在试管的内部还设有内填充柱，在密封盖、内填充柱与试管三者形成的密闭空间内填充满厌氧微生物培养基。本发明将厌氧微生物培养基灌注到试管和内填充柱的夹层空间，并使密封盖、内填充柱和试管的密闭空间内填充满厌氧微生物培养基，由于夹层空间小，残留空气少，且吹氮处理厌氧效果好，厌氧微生物能在该培养基培养生长，生长快、培养条件容易控制。

中国专利申请CN201410812995.1公开了一种厌氧微生物培养系统，包括气瓶、压力表、真空泵、真空表以及若干组接种针组件，其技术要点是：所述气瓶内充有惰性气体，气瓶、真空泵与接种针组件之间设有三通，气瓶与三通之间设有总控阀和压力表；真空泵与三通之间设有通气阀和真空表。厌氧微生物培养系统由氧微生物接种装置、培养器皿以及软胶塞组成。

但是，上述现有技术中的的培养装置无氧环境效果不太好，不利于厌氧型微生物的生长，从而导致厌氧型微生物的培养缓慢；另一方面，其厌氧微生物的营养环境没有达到最利于厌氧微生物的生长需求，不利于微生物的快速繁殖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厌氧型微生物的培养装置，以解决上述背景技术中提出的培养装置真空效果不好，不利于厌氧型微生物的生长；而且营养环境没有达到最利于厌氧微生物的生长需求，从而导致影响厌氧型微生物的培养的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种厌氧型微生物的培养装置，包括培养装置主体、密封隔板、培养底垫，所述培养装置主体的内部连接有密封隔板，所述密封隔板的右侧和培养装置主体的右侧内壁均连接有承接板，所述承接板的一侧连接有放置板，所述放置板的顶部连接有培养底垫。

所述培养装置主体的内底壁左侧连接有真空抽气泵，所述真空抽气泵的外表面两端均连接有固定套体，所述真空抽气泵的一侧连接有真空管道，所述真空管道的外表面右端连接有密封环，所述密封环的外表面连接有承接套体。

可选的，所述培养装置主体的底部连接有地脚。

可选的，所述培养装置主的顶部安装有蒸汽产生机，所述蒸汽产生机的一侧通过蒸汽管与培养装置主体的内部连通。

可选的，所述蒸汽产生机通过水和或营养液的形式产生蒸汽，该蒸汽中不含氧气；所述蒸汽管上设置有排气装置，以将蒸汽更快地输入装置主体的内部；所述排气装置为排气扇。

可选的，所述蒸汽管上设置有第一单向阀，所述第一单向阀位于排气装置和装置主体之间的蒸汽管上。

可选的，所述真空管道上设置有第二单向阀。所述第一单向阀和第二单向阀为手动阀或者电磁阀。所述第一单向阀从蒸汽产生机向装置主体的方向能够打开；所述第二单向阀从装置主体向外抽气的方向能够打开。

可选的，所述真空抽气泵的速率为12-45立方米/秒。

可选的，所述密封隔板的右侧和培养装置主体的右侧内壁均设置有控温灯，所述控温灯位于承接板的上方；通过控温灯，将装置主体内部的温度T控制在20-42摄氏度；所述固定套体的底部与培养装置主体的内底壁左侧连接。

可选的，所述承接套体的外表面与密封隔板连接；所述真空管道的右端位于密封隔板的右侧。

可选的，所述培养装置主体的前侧面内表面连接有密封垫；所述培养装置主体的前侧面通过合页活动连接有第一门板。

可选的，所述第一门板的外表面与第一门板密封连接；所述培养装置主体的前侧面左端下部通过合页活动连接有第二门板。

可选的，所述培养装置主体的前侧面左端上部安装有操作面板；所述培养装置主体的前侧面左端上部活动安装有控制按键。

可选的，所述培养装置主体中投入容积为总容积的10％～30％的厌氧菌种污泥，接种污泥为含固率为3％～5％的湿污泥，再加入新鲜污泥至设计面，然后通过蒸汽产生机和蒸汽管通入蒸汽以及控温灯进行加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度，维持消化温度，稳定时间3-5d后，污泥即可成熟，再投配新鲜污泥并转入正式运行。

可选的，若所述培养装置主体中的污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至6.5～7.5。

可选的，所述培养装置主体中安装有微处理器、温度传感器、湿度传感器和报警器，所述微处理器与温度传感器、湿度传感器、控温灯、报警器均连接；上述用电部件均采用电源进行供电；所述电源为电池，特别是可充电电池；所述电源也可以是220V电源。

可选的，所述微处理器的第一输入端与操作面板的输出端电连接，所述操作面板的输入端与控制按键的输出端电连接，所述温度传感器的输出端与微处理器的第二输入端电连接，所述湿度传感器的输出端与微处理器的第三输入端电连接，所述电源的输出端与微处理器的第四输入端电连接，所述微处理器的第一输出端与真空抽气泵的输入端电连接，所述微处理器的第二输出端与报警器的输入端电连接，所述微处理器的第三输出端与控温灯的输入端电连接，所述微处理器的第四输出端与蒸汽产生机的输入端电连接。

可选的，所述密封垫截面为原型或者椭圆形；所述密封垫和密封环的材质为橡胶；其邵氏硬度Y为68-81，弹性模量E为7-20Mpa；为了更好地提高密封性能，所述邵氏硬度Y、弹性模量E满足：

E＝α·Y^1/2；

其中，α为关系系数，取值范围为0.78-2.4。

可选的，为了更好地为厌氧微生物提供培养环境，采用以下操作方法：

S1、关闭第一单向阀，打开第二单向阀，通过真空抽气泵将装置主体内的气体抽出，经过时间t1后，进入下一步；

S2、打开第一单向阀，所述真空抽气泵继续工作，经过时间t2后，装置主体内已无氧气，关闭第二单向阀和真空抽气泵；

S3、所述蒸汽产生机继续工作，将水蒸气和营养液蒸汽继续输入装置主体内部，以利于微生物的培养；

S4、当装置主体内的压力P达到预设的阈值P0时，关闭蒸汽产生机和第一单向阀。

可选的，在所述步骤S4中，所述的阈值P0为1.05-1.27KPa；不但能够防止外界空气进入装置主体内部，还能够为厌氧微生物提供更好的繁殖环境和营养。

可选的，为了更好地利于厌氧微生物的繁殖，所述时间t1、t2、阈值P0和装置主体内部的温度T之间满足以下关系：

P0＝β·T(t1/t2)；

其中，β为压力系数，取值范围为0.04-0.15。

可选的，为了更好地营造无氧环境，并利于厌氧微生物的繁殖，所述的硬度Y、弹性模量E、时间t1和t2、阈值P0之间满足以下关系：

Y/E＝γ·(t2/t1)·P0；

其中，γ关系因子，取值范围为4.2-25.6。

与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：

1、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过密封隔板可以防止培养装置主体内部元件对微生物的培养造成影响，通过控温灯可以调控培养装置主体内部温度达到适合微生物生存，通过承接板可以保证放置板的固定，防止放置板倾斜，通过放置板和培养底垫方便了微生物的放置。

2、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过真空抽气泵和真空管道方便对培养装置主体的内部进行抽真空，创造微生物的生存环境，通过固定套体可以保证真空抽气泵的固定，通过密封环和承接套体可以保证真空管道外表面的密封，防止空气进入真空区域，通过地脚可以保证培养装置放置的稳定。

3、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过向微生物培养环境通入水蒸气和营养液蒸汽，以提高微生物的繁殖速度。

4、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过设置橡胶密封材料的邵氏硬度、弹性模量的取值范围和关系，以更好地实现密封。

5、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过设置所述时间t1、t2、阈值P0和装置主体内部的温度T之间满足的关系，地利于厌氧微生物的繁殖。

6、本发明的厌氧型微生物的培养装置，通过设置所述的硬度Y、弹性模量E、时间t1和t2、阈值P0之间的关系，更好地营造无氧环境，并利于厌氧微生物的繁殖。

附图说明

图1为本发明厌氧型微生物的培养装置结构内部示意图。

图2为本发明厌氧型微生物的培养装置结构主视示意图。

图3为本发明厌氧型微生物的培养装置密封环结构示意图。

图4为本发明厌氧型微生物的培养装置控制系统图。

图中：1、培养装置主体；2、密封隔板；3、控温灯；4、承接板；5、放置板；6、培养底垫；7、真空抽气泵；8、固定套体；9、真空管道；10、密封环；11、承接套体；12、地脚；13、密封垫；14、第一门板；15、操作面板；16、控制按键；17、第二门板、18温度传感器、19电源、20湿度传感器、21微处理器、22报警器、23蒸汽产生机、24蒸汽管。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本发明提供了如图1-4所示的一种厌氧型微生物的培养装置，包括培养装置主体1，培养装置主体1的内部固定连接有密封隔板2，通过密封隔板2可以防止培养装置主体1内部元件对微生物的培养造成影响，密封隔板2的右侧和培养装置主体1的右侧内壁均固定连接有控温灯3，通过控温灯3可以调控培养装置主体1内部温度达到适合微生物生存，密封隔板2的右侧和培养装置主体1的右侧内壁均固定连接有承接板4，承接板4的一侧固定连接有放置板5，通过承接板4可以保证放置板5的固定，防止放置板5倾斜，放置板5的顶部固定连接有培养底垫6，通过放置板5和培养底垫6方便了微生物的放置，培养装置主体1的内底壁左侧固定连接有真空抽气泵7。

所述真空抽气泵7的外表面两端均固定连接有固定套体8，通过固定套体8可以保证真空抽气泵7的固定，真空抽气泵7的一侧固定连接有真空管道9，通过真空抽气泵7和真空管道9方便对培养装置主体1的内部进行抽真空，创造微生物的生存环境，真空管道9的外表面右端固定连接有密封环10，密封环10的外表面固定连接有承接套体11，通过密封环10和承接套体11可以保证真空管道9外表面的密封，防止空气进入真空区域，培养装置主体1的底部固定连接有地脚12，通过地脚12可以保证培养装置放置的稳定，培养装置主体1的顶部固定安装有蒸汽产生机23，蒸汽产生机23的一侧通过蒸汽管24与培养装置主体1的内部连通，培养装置主体1的前侧面内表面固定连接有密封垫13。

所述培养装置主体1的前侧面通过合页活动连接有第一门板14，同时密封垫13就会保证第一门板14四周的密封，培养装置主体1的前侧面左端上部固定安装有操作面板15，通过操作面板15方便对培养装置主体1内部温度和真空度进行显示调节，培养装置主体1的前侧面左端上部活动安装有控制按键16，通过控制按键16方便了培养装置内部元件的控制，培养装置主体1的前侧面左端下部通过合页活动连接有第二门板17，培养装置主体1中固定安装有微处理器21，微处理器21还电连接有温度传感器18、电源19、湿度传感器20和报警器22，微处理器21的第一输入端与操作面板15的输出端电连接，操作面板15的输入端与控制按键16的输出端电连接。

所述温度传感器18的输出端与微处理器21的第二输入端电连接，湿度传感器20的输出端与微处理器21的第三输入端电连接，电源19的输出端与微处理器21的第四输入端电连接，微处理器21的第一输出端与真空抽气泵7的输入端电连接，微处理器21的第二输出端与报警器22的输入端电连接，微处理器21的第三输出端与控温灯3的输入端电连接，微处理器21的第四输出端与蒸汽产生机23的输入端电连接，当温湿度不合格时，由微处理器21控制报警器22鸣笛。

接种污泥取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。

向培养装置中投入容积为总容积的10％～30％的厌氧菌种污泥。接种污泥为含固率为3％～5％的湿污泥。再加入新鲜污泥至设计面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至6.5～7.5。维持消化温度，稳定一段时间(3-5d)后，污泥即可成熟。再投配新鲜污泥并转入正式运行。此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃/h，需热量较大，锅炉供应不上。

培菌注意事项：厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，需做好厌氧污泥的加热。厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30％～50％投加，到培养经历了60d左右，可逐渐增加投加量。若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要和处理工业废水那样，加入营养物质。城市污水厂厌氧消化系统，产生沼气的时间较早，沼气产量也较大。为防止发生爆炸事故，投泥前，应使用不活泼的气体(氮气)将输气管路系统中的空气置换出去，以后再投泥；产生沼气后，再逐渐把氮气置换出去。

驯化的目的是选择适应实际泥质情况的微生物，淘汰无用的微生物，对于厌氧生物处理工艺，是通过驯化使厌氧菌成为优势群体。具体做法首先是保持工艺的正常运转，然后严格控制工艺控制参数，DO在厌氧池控制在0.1mg/L以下，外回流比50％～100％，内回流比200％～300％，并且，每天排除日产泥量为30％～50％的剩余污泥。在此过程中，每天测试进出泥泥质指标，直到出泥各指标达到设计要求。

培养结束后，成熟的污泥呈深灰到黑色，有焦油气味但无硫化氢臭味，pH值在7.O～7.5之间，污泥容易脱水和干化。对进泥的处理效果高，产气量大，沼气中甲烷成分高。培养成熟的厌氧消化污泥的基本指标和参数见表1。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

本实用工作原理：将第一门板14打开，然后将微生物厌氧菌种污泥放置在培养底垫6上，然后将第一门板14关闭，同时密封垫13就会保证第一门板14四周的密封，然后开启控温灯3对培养装置内部的温度进行调整，然后开启真空抽气泵7，真空抽气泵7就会在真空管道9的作用下将培养装置内部进行抽真空，方便微生物的培养，当真空抽气泵7损坏时可以将第二门板17打开即可对真空抽气泵7进行维修，通过操作面板15方便对培养装置主体1内部温度和真空度进行显示调节，通过控制按键16方便了培养装置内部元件的控制，通过第一门板14方便了培养装置的打开。

实施例2

该实施例与实施例1不同的是，所述密封垫截面为原型或者椭圆形；所述密封垫和密封环的材质为橡胶；其邵氏硬度Y为68-81，弹性模量E为7-20Mpa；为了更好地提高密封性能，所述邵氏硬度Y、弹性模量E满足：

E＝α·Y^1/2；

其中，α为关系系数，取值范围为0.78-2.4。

为了更好地为厌氧微生物提供培养环境，采用以下操作方法：

S1、关闭第一单向阀，打开第二单向阀，通过真空抽气泵将装置主体内的气体抽出，经过时间t1后，进入下一步；

S2、打开第一单向阀，所述真空抽气泵继续工作，经过时间t2后，装置主体内已无氧气，关闭第二单向阀和真空抽气泵；

S3、所述蒸汽产生机继续工作，将水蒸气和营养液蒸汽继续输入装置主体内部，以利于微生物的培养；

S4、当装置主体内的压力P达到预设的阈值P0时，关闭蒸汽产生机和第一单向阀。

在所述步骤S4中，所述的阈值P0为1.05-1.27KPa；不但能够防止外界空气进入装置主体内部，还能够为厌氧微生物提供更好的繁殖环境和营养。

为了更好地利于厌氧微生物的繁殖，所述时间t1、t2、阈值P0和装置主体内部的温度T之间满足以下关系：

P0＝β·T(t1/t2)；

其中，β为压力系数，取值范围为0.04-0.15。

为了更好地营造无氧环境，并利于厌氧微生物的繁殖，所述的硬度Y、弹性模量E、时间t1和t2、阈值P0之间满足以下关系：

Y/E＝γ·(t2/t1)·P0；

其中，γ关系因子，取值范围为4.2-25.6。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种厌氧型微生物的培养装置，包括培养装置主体(1)、密封隔板(2)、培养底垫(6)，其特征在于：所述培养装置主体(1)的内部连接有密封隔板(2)，所述密封隔板(2)的右侧和培养装置主体(1)的右侧内壁均连接有承接板(4)，所述承接板(4)的一侧连接有放置板(5)，所述放置板(5)的顶部连接有培养底垫(6)；

所述培养装置主体(1)的内底壁左侧连接有真空抽气泵(7)，所述真空抽气泵(7)的外表面两端均连接有固定套体(8)，所述真空抽气泵(7)的一侧连接有真空管道(9)，所述真空管道(9)的外表面右端连接有密封环(10)，所述密封环(10)的外表面连接有承接套体(11)。

2.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述固定套体(8)的底部与培养装置主体(1)的内底壁左侧连接。

3.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述承接套体(11)的外表面与密封隔板(2)连接；所述真空管道(9)的右端位于密封隔板(2)的右侧。

4.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述培养装置主体(1)的前侧面内表面连接有密封垫(13)；所述培养装置主体(1)的前侧面通过合页活动连接有第一门板(14)。

5.根据权利要求4所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述第一门板(14)的外表面与第一门板(14)密封连接；所述培养装置主体(1)的前侧面左端下部通过合页活动连接有第二门板(17)。

6.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述培养装置主的顶部安装有蒸汽产生机，所述蒸汽产生机的一侧通过蒸汽管与培养装置主体的内部连通。

7.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：所述蒸汽产生机通过水和或营养液的形式产生蒸汽；所述蒸汽管上设置有排气装置，以将蒸汽更快地输入装置主体的内部。

8.根据权利要求1所述的一种厌氧型微生物的培养装置，其特征在于：若所述培养装置主体(1)中的污泥呈酸性，调整pH至6.5～7.5。

Images