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一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，包括搅拌槽、位于搅拌槽内的搅拌桨、安装于搅拌槽上的加热装置和充气装置，还包括一两端设有开口的内筒，该内筒固定装设于搅拌槽内；搅拌桨为推进式搅拌桨，并位于内筒内；充气装置采用微孔式充气器，该微孔式充气器位于对应内筒下方的搅拌槽的内侧底部。本实用新型采用上述结构后，不仅能够实现低剪切力环境，还在保证低剪切力的同时，实现了气液高效传质，有利于细菌生长和繁殖，大大提高了生物浸出的效率。本实用新型同时也适用于诸如煤的微生物脱硫的生物反应体系、发酵、真菌、动植物细胞的培养等领域。

Description

一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器
技术领域
本实用新型涉及矿物的生物处理技术领域，特别是涉及一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器。 
背景技术
目前工业上生物浸出所采用的反应器主要为机械搅拌槽，这种搅拌槽依靠安装于其内部的搅拌桨的搅动来驱动液体的流动、由液体的流动带动气体分散和颗粒悬浮。然而，传统的这种搅拌式反应器，在矿浆浓度提高后，矿浆变稠、粘度增大，不利于气体扩散，为使矿浆颗粒悬浮混合，需要输入更大的搅拌功率，造成较大的剪切力，并对菌体的生长及附着造成严重影响。因而，传统的这种搅拌式反应器，存在高传质与低剪切的矛盾。 
气升式反应器是一种新型的反应器，其内部无搅拌装置，是在传统的鼓泡塔中加入导流筒构成的，其传递性能优于机械搅拌式，但其提高性能的空间非常有限，且其使用范围相对机械搅拌槽有更多的限制。针对这种气升式反应器，若想达到理想的传质效果必须得增大充气量，造成能耗很高。因而，其存在高传质与低耗能的矛盾。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其在实现低剪切力环境的同时能够实现有效混合和供氧，大大提高了生物浸出的效率。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，包括搅拌槽、位于搅拌槽内的搅拌桨、安装于搅拌槽上的加热装置和充气装置，还包括一两端设有开口的内筒，该内筒固定装设于搅拌槽内；搅拌桨为推进式搅拌桨，并位于内筒内；充气装置采用微孔式充气器，该微孔式充气器位于对应内筒下方的搅拌槽的内侧底部。 
所述加热装置包括自限温电加热带、热电偶和温度控制调节器，该自限温电加热带包覆于所述搅拌槽的外侧壁周圈，热电偶插设于所述搅拌槽内，该热电偶的冷端接至温度控制调节器的输入，温度控制调节器的输出接至自限温电加热带的输入。 
所述搅拌槽为立式圆筒形结构，所述搅拌槽的槽底呈锥形结构。 
所述内筒的高度为所述搅拌槽的高度的1/2-7/10。 
所述内筒的内径为所述搅拌槽的内径的1/2-3/5。 
所述微孔式充气器的直径与所述内筒的内径之比为3∶5。 
所述微孔式充气器为橡胶防堵充气器。 
所述搅拌桨位于内筒的内侧底部。 
本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，既可作为矿石的生物浸出反应器，也适用于其它行业，例如，煤的微生物脱硫的生物反应体系、发酵、菌液的培养、真菌、动植物细胞的培养等。 
本实用新型的有益效果是，1、其采用微孔式充气器给系统供氧的同时利用内筒气升式结构配合推进式搅拌桨对矿浆同时实现混合传质和循环搅拌，不仅实现了低剪切力环境，还大大提高了传质效果；2、其加热装置采用自限温电加热带作为加热元件，不会造成局部过热时细菌死亡的情况，具有加热均匀、控温精度高等特点；3、其将搅拌槽的槽底设计成锥形结构，有利于减少反应器内部的搅拌和充气盲区；4、其微孔式充气器采用橡胶材质，解决了充气头堵塞的问题。 
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器不局限于实施例。 
附图说明
图1是本实用新型的剖视图。 
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，包括搅拌槽13、搅拌桨4、加热装置、充气装置和内筒3。其中，搅拌槽 13为立式圆筒形结构，其顶端敞口，并设有一上盖11，且该上盖11上开有一矿浆加入口及通气口10，该搅拌槽13的侧壁顶部设有一出料口8；内筒3为两端分别设有一开口的筒体结构，该内筒3的顶部和底部分别连接有一固定结构6，内筒3通过该两个固定结构6固定装设于搅拌槽13内；搅拌桨4为推进式搅拌桨，其通过搅拌轴14与置于搅拌槽的上盖上的搅拌电机9相传动连接，该搅拌浆4位于内筒3的内侧底部；充气装置采用微孔式充气器5，该微孔式充气器5位于对应内筒3下方的搅拌槽13的内侧底部，并连接有一充气管1，该充气管1的外端由搅拌槽13的顶部侧壁伸出。 
作为一种优选，所述加热装置包括自限温电加热带2、热电偶7和温度控制调节器12，该自限温电加热带2包覆于所述搅拌槽13的外侧壁周圈，热电偶7由搅拌槽的上盖11插设于所述搅拌槽13内，该热电偶7的冷端接至温度控制调节器12的输入，温度控制调节器12的输出接至自限温电加热带2的输入。本实用新型采用自限温电加热带2作为反应器的加热元件，具有加热均匀、控温精度等特点，不会造成反应器局部过热而导致细菌死亡的情况。 
作为一种优选，所述搅拌槽13的槽底呈锥形结构，这有利于减少反应器内部的搅拌和充气盲区。 
作为一种优选，所述内筒3的高度为所述搅拌槽13的高度的1/2-7/10；所述内筒3的内径为所述搅拌槽13的内径的1/2-3/5。 
作为一种优选，所述微孔式充气器5为橡胶防堵充气器，其直径与所述内筒3的内径之比为3∶5。 
本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其采用微孔式充气器5给系统供氧的同时，采用推进式搅拌桨配合内筒气升式结构，使搅拌桨4推动搅拌槽13内的液体从搅拌槽13的底部进入内筒3中，再在内筒3内向上流动(液体的流向如图1中箭头所示)，并于内筒3的顶端开口处流向搅拌槽13，如此，实现液体的循环流动和混合传质，并在实现低剪切环境的同时，还实现了有效的混合和供氧，大大提高了生物浸出的效率。 
以下列举几个具体实施例来说明本实用新型应用时的具体结构及其所取得的应用效果。 
实施例1： 
利用本实用新型的反应器进行氧化亚铁硫杆菌的菌液培养，其内筒和搅拌槽的尺寸分别为：内筒的内径为110mm、搅拌槽的内径为190mm，内筒的高度为420mm、搅拌槽的高度为600mm，搅拌槽底部的微孔式充气器采用空压泵充气器提供气源；其细菌种接种量为20％，并将温度控制在40℃。同时，采用常规菌液培养方式进行对比实验，即，采用气浴震荡器摇瓶进行培养，同样接种量为20％，并与本实用新型的反应器采用同一菌种。24小时后本实用新型的反应器的电位达到690mv，而对比组在72小时后电位才达到600mv。 
实施例2： 
利用本实用新型的反应器进行国内某难处理金矿的生物氧化预处理实验。除下述参数外，其余同实施例1：某难处理矿粉1000g，球磨至-0.074mm占90％，用酸洗去矿石中的耗酸物质，并在酸化后烘干、粉碎，加入到培养好的菌液的反应器中，温度控制在40℃，搅拌桨的搅拌速度控制在100r/min。加矿后矿浆电位669mv、加矿后24小时矿浆电位479mv、加矿后48小时矿浆电位570mv、加矿后72小时矿浆电位660mv。该金矿经生物氧化处理时间为6天，经该反应器生物氧化预处理的矿粉进行氰化浸出，其金浸出率为92％。 
实施例3： 
利用本实用新型的反应器进行氧化亚铁硫杆菌的菌液培养，其内筒和搅拌槽的尺寸分别为：内筒的内径为70mm、搅拌槽的内径为145mm，内筒的高度为200mm、搅拌槽的高度为400mm。搅拌槽底部的微孔式充气器采用空压泵充气器提供气源；细菌种接种量为20％，温度控制在40℃。24小时后本实用新型的反应器的电位达到670mv。 
实施例4： 
利用本实用新型的反应器进行国内某难处理金精矿进行生物氧化预处理实 验。除下述参数外，其余同实施例3：某难处理矿粉500g，球磨至-0.074mm占90％，用酸洗去矿石中耗酸物质，并在酸化后烘干、粉碎，加入到培养好的菌液的反应器中，温度控制在35℃。加矿后矿浆电位650mv、加矿后24小时矿浆电位448mv、加矿后48小时矿浆电位530mv、加矿后72小时矿浆电位690mv。矿粉经该反应器生物氧化时间为10天，经生物氧化后的矿粉进行氰化试验，其金浸出率为85.03％。 
由此可见，本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其搅拌槽、内筒、推进式搅拌桨、微孔式充气器、加热装置的优化组合，在保证低剪切力的同时，实现了气液高效传质，并有利于细菌生长和繁殖，大大提高了生物浸出的效率。 
上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种用于微生物浸出的槽浸生物反应器，包括搅拌槽、位于搅拌槽内的搅拌桨、安装于搅拌槽上的加热装置和充气装置，其特征在于：还包括一两端设有开口的内筒，该内筒固定装设于搅拌槽内；搅拌桨为推进式搅拌桨，并位于内筒内；充气装置采用微孔式充气器，该微孔式充气器位于对应内筒下方的搅拌槽的内侧底部。
2.根据权利要求1所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述加热装置包括自限温电加热带、热电偶和温度控制调节器，该自限温电加热带包覆于所述搅拌槽的外侧壁周圈，热电偶插设于所述搅拌槽内，该热电偶的冷端接至温度控制调节器的输入，温度控制调节器的输出接至自限温电加热带的输入。
3.根据权利要求1或2所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述搅拌槽为立式圆筒形结构，所述搅拌槽的槽底呈锥形结构。
4.根据权利要求1所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述内筒的高度为所述搅拌槽的高度的1/2-7/10。
5.根据权利要求1所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述内筒的内径为所述搅拌槽的内径的1/2-3/5。
6.根据权利要求1所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述微孔式充气器的直径与所述内筒的内径之比为3∶5。
7.根据权利要求1或6所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述微孔式充气器为橡胶防堵充气器。
8.根据权利要求1所述的用于微生物浸出的槽浸生物反应器，其特征在于：所述搅拌桨位于内筒的内侧底部。 
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