CN202039060U - 浸矿细菌放大培养反应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种生物浸出技术工业化应用过程中使用的浸矿细菌放大培养反应器，该反应器包括培养罐、盖于培养罐顶部的顶盖，所述顶盖上设置有料液口和冷凝排气口，料液口通过管道连接至储液罐；所述培养罐内部中心轴位置设置有固定于罐底的气液循环管道，气液循环管道中上段设置有气液交换器，气液循环管道底部的壁上设置有多个用于气液流通的液体循环进口，培养罐罐底中心处设置有位于气液循环管道口内的气体喷头；所述培养罐侧壁下端设置有进液口，培养罐侧壁上端设置有出液口；本实用新型利用气体上升作用带动液体流动，实现菌液的自动循环；该反应器可适应多种环境条件下浸矿细菌的培养；具有安全高效、功耗低、操作简单和适应性强等特点。

Description

浸矿细菌放大培养反应器
技术领域
本实用新型涉及细菌培养设备，特别是一种气升式自循环的浸矿细菌放大培养反应器。
背景技术
生物浸出技术是选冶领域发展最快的一项新技术，具有能处理低品位复杂矿石、经济安全和低碳环保等优势，拥有广阔的工业应用前景。该技术是利用矿区广泛存在的硫、铁氧化细菌与矿石中的硫化矿物（黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿等）作用，将矿石中的有价金属元素释放进入溶液，有价金属元素通过富集、分离和提取等工艺成为可供销售的工业产品。该技术的工业化实施过程中将浸矿细菌转入矿石堆场或反应器前，需要放大培养大量的浸矿细菌；因此，浸矿细菌的放大培养是该技术的一项核心内容。
目前，工业化的细菌放大培养主要在细菌培养池中进行，细菌培养池是在池中加入细菌和营养液进行曝气培养，存在受天气影响大、培养速度慢、效率低和条件控制难等缺点，并且该技术只适宜放大培养嗜温嗜酸菌（生长活性温度较低的一种浸矿细菌）。针对细菌培养池的上述缺点，急需开发一种能不受天气影响，可放大培养多种浸矿细菌，具有安全、高效、可控性强的细菌放大培养反应器。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对生物浸出技术在矿山工业化应用过程中细菌放大培养难的问题，为了克服现有浸矿细菌培养技术在工业化应用中存在的缺陷，提供了一种浸矿细菌放大培养反应器，该反应器利用气体上升作用带动液体流动，实现菌液的自动循环，可适应多种浸矿细菌的培养；具有安全高效、占地小、功耗低和操作简单等特点。
本实用新型要解决问题的技术方案如下：
浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：包括培养罐、盖于培养罐顶部的顶盖，所述顶盖上设置有料液口和冷凝排气口，料液口和冷凝排气口通过螺纹方式与顶盖连接（也可通过其他等效方式连接，不局限于螺纹连接），料液口通过管道连接至储液罐；所述培养罐内部中心轴位置于罐底固定焊接有气液循环管道，气液循环管道中上段设置有气液交换器，气液循环管道底部的壁上设置有多个用于气液流通的液体循环进口，培养罐罐底中心处设置有位于气液循环管道口内的气体喷头；所述培养罐侧壁下端设置有进液口，培养罐侧壁上端设置有出液口。
所述培养罐侧壁外部包裹设置有加热保温外层，加热保温层位于进液口和出液口之间。
所述加热保温外层从紧贴培养罐罐壁由内往外依次包括散热金属箔、自限温加热带和多孔泡沫保温带。
所述气体喷头通过防压管道与位于培养罐外的喷气系统的空气压缩机连接，空气压缩机产生的压缩空气通过防压管道从培养罐底部与气体喷头相连，气体流量由空气压缩机自带的流量计控制。
所述培养罐底部还设置有检修排液口，检修排液口也位于气液循环管道口内。
所述培养罐还连接有液体监测控制系统，液体监测控制系统包括数据采集控制箱、电极组、电磁接触器和电磁泵，所述数据采集控制箱分别通过线缆与电极组、电磁接触器和电磁泵连接，电极组穿过培养罐罐壁设置的测试孔与培养罐内液体接触，电磁接触器与加热保温外层连接，电磁泵与储液罐连接。
所述电极组包括防腐温度探头、pH电极、氧化还原电极和溶氧电极。
液体监测控制系统是利用数据采集控制箱通过对电极组采集的数据进行分析，控制电磁接触器对加热保温层进行通电或断电，同时还控制电磁泵将储液罐中的料液泵入培养罐内。
本实用新型的工作原理是：气体通过培养罐底部的气体喷头喷出，进入培养罐中央的气液循环管道上升，气液循环管道内部有装有气液交换器，气体上升带动液体自循环并在气液交换器内与微细空气泡接触交换，获取细菌生长所需的氧气等。通过培养罐外部包裹的加热保温层对培养罐进行加热和保温；在培养罐壁上装备有各种检测电极，用以监控液体性质变化，检测数据通过控制箱处理并发出指令进行补液、调浆和加热等操作。培养罐顶部出气口设有冷凝器回流排气中的水分，以减少培养罐内液体蒸发速度。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型可以充分利用细菌培养器的喷气系统实现液体自循环与气液物质扩散交换，取消了搅拌设备，降低了反应器能耗；在气液循环管道内部增设气液交换器，增加了气液接触面积，提高了细菌培养效率；采用先进的自限温电热带，可自动限制加热时的温度，并随被加热体系的温度自动调节输出功率；另外，该设备安装有温度、pH、ORP和溶氧等电极探测设备，通过数据采集控制箱进行数据监控和处理，通过电磁泵补加酸碱和营养液调节稳定培养罐内部液体性质；此外，该反应器还可通过传递口将多个反应器连接，实现大规模连续性运转。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
附图中各部分为：1料液口（酸碱液和营养液等），2顶盖，3电极组，4电磁泵，5储液罐，6数据采集控制箱，7电磁接触器，8加热保温层，9进液口，10空气压缩机，11检修排液口，12气体喷头，13气液循环管道，14气液交换器，15 培养罐，16出液口，17冷凝排气口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，浸矿细菌放大培养反应器，包括培养罐15、盖于培养罐15顶部的顶盖2。
所述顶盖2上设置有料液口1和冷凝排气口，料液口1和冷凝排气口通过螺纹方式与顶盖2连接（也可通过其他等效方式连接，不局限于螺纹连接），料液口1通过管道连接至用于存储调整液或营养液的储液罐5；料液口1用于向培养罐15内添加酸碱液体或营养物质，冷凝器排气口17用于外排蒸汽的冷凝回流。
所述培养罐15内部中心轴位置于罐底固定焊接有气液循环管道13，气液循环管道13中上段设置有气液交换器14，气液循环管道13底部的壁上设置有多个用于气液流通的液体循环进口，培养罐15罐底中心处设置有位于气液循环管道13口内的气体喷头12。
气液循环管道13用于使气流上升过程中在培养罐15内形成液体循环流；气液交换器14用于气体上升过程中的气泡粉碎，扩大气液传输面，提高气液传输效率。
所述培养罐15侧壁下端设置有进液口9，培养罐15侧壁上端设置有出液口16，以方便连续培养时使用。
所述培养罐15侧壁外部包裹设置有用于对培养罐15内液体加热与保温的加热保温外层8，加热保温层8位于进液口9和出液口16之间。
所述加热保温外层8从紧贴培养罐15罐壁由内往外依次包括散热金属箔、自限温加热带和多孔泡沫保温带。
所述气体喷头12通过防压管道与位于培养罐15外的喷气系统的空气压缩机10连接，空气压缩机10产生的压缩空气通过防压管道从培养罐15底部与气体喷头12相连，气体流量由空气压缩机10自带的流量计控制。
所述培养罐15底部还设置有检修排液口11，用于设备故障时清洗并排除培养罐15内残余物质，检修排液口11也位于气液循环管道13口内。
所述培养罐15还连接有液体监测控制系统，液体监测控制系统包括数据采集控制箱6、电极组3、电磁接触器7和电磁泵4，所述数据采集控制箱6分别通过线缆与电极组3、电磁接触器7和电磁泵4连接，电极组3穿过培养罐15罐壁设置的测试孔与培养罐15内液体接触，电磁接触器7与加热保温外层8连接，电磁泵4与储液罐5连接。
所述电极组3包括防腐温度探头、pH电极、氧化还原电极和溶氧电极。
数据采集控制箱6用于采集数据处理和控制指令发布，电极组3用于对培养罐15内液体性质进行监测并将采集到的相关数据传输给数据采集控制箱6，电磁泵4和电磁接触器7，用于接收数据采集控制箱6指令并进行工作。
本实用新型的设备工作原理是：培养液自进液口9进入培养罐15并加热，在培养罐15中受气体喷头12喷出气流的影响，随气体进入气液循环管13向上流动，在气液交换器14内与微细气泡充分接触并进行气体交换，而后流出气液循环管道13，转而向下继续流动，形成循环流。在培养液不断循环的过程中，浸矿细菌不断消耗培养液中的能源基质并大量繁殖，对培养液性质产生一定影响，数据采集控制箱6通过测控电极组3采集液体相关数据并发出指令让电磁泵4和电磁接触器7工作，从而调节营养液性质，使之适合浸矿细菌的生长繁殖，直到细菌进入生长停滞期后结束细菌放大培养工作。在浸矿细菌连续放大培养过程中，营养液自进液口9进入后，随着液位升高部分培养液通过排液口16进入下一个培养罐15，如此几个反应器连接即可形成连续培养作业，源源不断地培养出新生菌液。

Claims (7)

1.浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：包括培养罐（15）、盖于培养罐（15）顶部的顶盖（2），所述顶盖（2）上设置有料液口（1）和冷凝排气口（17），料液口（1）通过管道连接至储液罐（5）；所述培养罐（15）内部中心轴位置设置有固定于罐底的气液循环管道（13），气液循环管道（13）中上段设置有气液交换器（14），气液循环管道（13）底部的壁上设置有多个用于气液流通的液体循环进口，培养罐（15）罐底中心处设置有位于气液循环管道（13）口内的气体喷头（12）；所述培养罐（15）侧壁下端设置有进液口（9），培养罐（15）侧壁上端设置有出液口（16）。
2.根据权利要求1所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述培养罐（15）侧壁外部包裹设置有加热保温外层（8），加热保温层（8）位于进液口（9）和出液口（16）之间。
3.根据权利要求2所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述加热保温外层（8）从紧贴培养罐（15）罐壁由内往外依次包括散热金属箔、自限温加热带和多孔泡沫保温带。
4.根据权利要求1所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述气体喷头（12）通过防压管道与位于培养罐（15）外的喷气系统的空气压缩机（10）连接。
5.根据权利要求1所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述培养罐（15）底部还设置有检修排液口（11），检修排液口（11）位于气液循环管道（13）口内。
6.根据权利要求1所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述培养罐（15）还连接有液体监测控制系统，液体监测控制系统包括数据采集控制箱（6）、电极组（3）、电磁接触器（7）和电磁泵（4），所述数据采集控制箱（6）分别通过线缆与电极组（3）、电磁接触器（7）和电磁泵（4）连接，电极组（3）穿过培养罐（15）罐壁设置的测试孔与培养罐（15）内液体接触，电磁接触器（7）与加热保温外层（8）连接，电磁泵（4）与储液罐（5）连接。
7.根据权利要求6所述的浸矿细菌放大培养反应器，其特征在于：所述电极组（3）包括防腐温度探头、pH电极、氧化还原电极和溶氧电极。
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