CN202499863U - 一种化能自养菌连续培养装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种化能自养菌连续培养装置，包括培养容器，培养容器设有与自动控制单元连接的pH值控制装置、温度控制装置及DO控制装置，培养容器底部设曝气器、中部设菌液搅拌器，其特征是培养容器为培养箱，并增设原料罐和沉淀池，原料罐内设有原料搅拌器，原料出口通过进料计量泵连接培养箱进料口，培养箱菌悬液出口连接沉淀池菌悬液进口，沉淀池上部设上清液出口，底部设菌浓缩液出口，菌浓缩液出口分别连接菌浓缩液输出管和连至培养箱底部菌浓缩液进口的菌浓缩液回流管。本实用新型的优点是连续培养化能自养菌，缩短设备闲置时间，提高生产效率，增加培养箱内化能自养菌浓度，提高了系统的稳定性。

Description

一种化能自养菌连续培养装置
技术领域
本实用新型涉及微生物发酵技术领域，尤其涉及一种化能自养菌连续培养装置。
背景技术
化能自养菌是一种能在完全无机环境中生活，以CO2或碳酸盐为主要碳源或唯一碳源，能从无机物氧化中获得能量的细菌，仅发现于原核生物中，多为好氧微生物。根据其氧化无机物的专一性分为多种类群，如硝化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌等，在它们生活过程中，分别利用氨、亚硝酸盐、硫化氢、氢和二价铁离子等作为电子供体，使CO2还原成细胞物质，广泛分布于水域和土壤环境中，在维持地球上的物质平衡及将废弃物进行无害化处理中起着重要的作用.
化能自养菌因只能利用无机物，其氧化单位质量的无机物获得的能量较少，生长速率慢，产率系数低，在自然界中存在的数量较少，但在某些特定环境中又发挥着极其重要的作用，如硝化细菌是自然界中氮循环不可缺少的一环，在污水处理工艺、水产养殖和河道治理中发挥着不可或缺的作用；硫化细菌在硫循环中不可缺少，其可氧化有机物中的硫，为作物生长提供必须的硫元素，并免受硫化氢的毒害。
上述这些重要的化能自养菌在自然界中往往其数量是不足的，这就需要我们在应用体系外单独培养制成菌剂再投加到应用体系中。而目前常规使用的批式培养方法采用发酵罐，发酵罐设有由自动控制单元控制的pH值控制装置、温度控制装置及DO控制装置，发酵罐底部设有曝气器，提供氧气，发酵罐中部设有搅拌器，发酵罐内一次性加入培养基，在合适的温度、pH值及DO值环境下，细菌利用培养基作为底物实现增值，达到一定量后一次性取出。采用目前这种批式培养的培养装置，在培养过程中，培养基是一个逐渐消耗减量的过程，因此在发酵液中化能自养菌浓度低，且分批间断培养，设备闲置时间长，发酵效率低。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于针对上述问题，提供一种化能自养菌连续培养装置，能连续发酵缩短设备闲置时间，并增加自养菌浓度，提高生产效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种化能自养菌连续培养装置，包括培养容器，所述培养容器设有与自动控制单元连接的pH值控制装置、温度控制装置及DO控制装置，培养容器底部设有曝气器、中部设有菌液搅拌器，其特征在于所述培养容器为培养箱，并增设原料罐和沉淀池，所述原料罐内设原料搅拌器，其原料出口通过进料计量泵连接培养箱的进料口，培养箱的菌悬液出口连接沉淀池的菌悬液进口，沉淀池上部设有上清液出口，沉淀池底部设有菌浓缩液出口，该菌浓缩液出口分别连接菌浓缩液输出管和连至设于培养箱底部的菌浓缩液进口的菌浓缩液回流管，在菌浓缩液输出管和菌浓缩液回流管上分别设置菌浓缩液输出计量泵和菌浓缩液回流计量泵。
所述沉淀池为具有圆锥形底部的圆筒形池体。
本实用新型的有益效果是：化能自养菌在装置内连续发酵增值，延长了菌体的停留时间，解决了化能自养菌世代周期长生长速度慢的问题，连续培养缩短了设备的闲置时间，提高了生产效率，接种菌回流增加了培养箱内化能自养菌的浓度，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1原料罐，11原料出口，2培养箱，21进料口，22菌悬液出口，23菌浓缩液进口，3沉淀池，31菌悬液进口，32上清液出口，33菌浓缩液出口，34菌浓缩液输出管，35菌浓缩液回流管，41原料搅拌器，42菌液搅拌器，51进料计量泵，52菌浓缩液回流计量泵，53菌浓缩液输出计量泵，6pH值控制装置，61pH传感器，7温度控制装置，71温度传感器，8DO控制装置，81 DO计，9曝气器，10自动控制单元。
以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。
具体实施方式
图1示出一种化能自养菌连续培养装置的结构示意图。如图所示，该装置包括培养容器，所述培养容器设有与自动控制单元10连接的pH值控制装置6、温度控制装置7及DO控制装置8，培养容器底部设有曝气器9、中部设有菌液搅拌器42，其特征在于上述培养容器为培养箱2，并增设原料罐1和沉淀池3，上述原料罐内设有原料搅拌器41，其原料出口11通过进料计量泵51连接培养箱2的进料口21，培养箱的菌悬液出口22连接沉淀池3的菌悬液进口31，沉淀池上部设有上清液出口32，沉淀池底部设有菌浓缩液出口33，该菌浓缩液出口33分别连接菌浓缩液输出管34和连至设于培养箱2底部的菌浓缩液进口23的菌浓缩液回流管35，在菌浓缩液输出管34和菌浓缩液回流管35上分别设置菌浓缩液输出计量泵53和菌浓缩液回流计量泵52。
上述沉淀池3为具有圆锥形底部的圆筒形池体。采用圆锥形底部更有利于自养菌下沉，实现固液分离使菌液浓缩。
如图1所示，工作时，原料罐1内储存新鲜培养基，采用原料搅拌器41将料液搅拌均匀并通过计量泵51连续泵入培养箱2。培养箱2是细菌利用新鲜培养基作为底物实现增值的场所，箱底安装曝气器9为细菌生长提供所需的溶解氧。pH值控制装置6的pH传感器61、温度控制装置7的温度传感器71及DO控制装置8的DO计81分别设置在培养箱2内，可及时将反映培养箱内菌液的pH值、温度值和DO值的信号传送给自动控制单元10，进而，由自动控制单元10通过pH值控制装置6、温度控制装置7及DO控制装置8对菌液的pH值、温度值和DO值进行调整，为细菌生长提供所需的最优pH值、温度值和DO值，达到自动监控的目的。培养箱以溢流的方式排放菌悬液，培养箱上部的菌悬液出口22连接沉淀池3的菌悬液进口31。菌悬液在沉淀池固液分离，对细菌生长有抑制作用的代谢产物包含在上清液中，上清液在沉淀池3的上清液出口32排放到系统外。沉淀池底部的菌浓缩液通过菌浓缩液出口33一部分通过连接在菌浓缩液输出管34上的菌浓缩液输出计量泵52输出，作为产品出料，另一部分通过连接在菌浓缩液回流管35上的菌浓缩液回流计量泵52作为接种菌回流到培养箱2。
以下结合硝化细菌连续培养的工艺过程对上述化能自养菌连续培养装置进一步说明：
培养箱2存放配置好的培养基溶液，按质量百分比计，培养基成份为(NH4)SO4 0.05％、NaCl 0.05％、MgSO4 0.05％、K2HPO4 0.05％、NaHCO3 0.05％、CaCl2 0.01％，余量为水。通过自动控制单元10调节pH值在7.1-7.5之间，温度在30℃，DO值在2mg/L，接种菌种，待培养基溶液中NH4-N浓度低于50mg/L时，开始补充培养基浓溶液。
原料罐1内储存新鲜的培养基浓溶液，按质量百分比计，培养基成份为NH4HCO3 0.5％、MgSO4 0.05％、K2HPO4 0.05％、NaHCO3 0.05％、CaCl2 0.01％，余量为水。培养基浓溶液通过进料计量泵51连续泵入培养箱2。
培养箱2内菌悬液通过溢流的方式流入沉淀池3进行固液分离，富含代谢产物的上清液由沉淀池的上清液出口32排出系统外，细菌在沉淀池底沉淀浓缩，一部分菌浓缩液通过连接在菌浓缩液输出管34上菌浓缩液输出计量泵53输出，作为产品出料，出料速度为5kg/天；另一部分通过连接在菌浓缩液回流管35上的的菌浓缩液回流计量泵52作为接种菌回流到培养箱2使培养箱内菌浓度保持在2g/L水平，保持培养箱内菌浓度的平衡。
综上所述，可以看出，采用本实用新型提供的化能自养菌连续培养装置，使化能自养菌在装置内连续增值，延长了菌体的停留时间，解决了自养菌世代周期长、生长速度慢的问题，连续培养缩短了设备的闲置时间，提高了生产效率，接种菌回流增加了培养箱内菌体的浓度，提高了系统的稳定性。
以上内容并非对本实用新型的结构、形状作任何形式上的限制。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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种化能自养菌连续培养装置，包括培养容器，所述培养容器设有与自动控制单元连接的pH值控制装置、温度控制装置及DO控制装置，培养容器底部设有曝气器、中部设有菌液搅拌器，其特征在于所述培养容器为培养箱，并增设原料罐和沉淀池，所述原料罐内设有原料搅拌器，其原料出口通过进料计量泵连接培养箱的进料口，培养箱的菌悬液出口连接沉淀池的菌悬液进口，沉淀池上部设有上清液出口，沉淀池底部设有菌浓缩液出口，该菌浓缩液出口分别连接菌浓缩液输出管和连至设于培养箱底部的菌浓缩液进口的菌浓缩液回流管，在菌浓缩液输出管和菌浓缩液回流管上分别设置菌浓缩液输出计量泵和菌浓缩液回流计量泵。
2.根据权利要求1所述的一种化能自养菌连续培养装置，其特征在于所述沉淀池为具有圆锥形底部的圆筒形池体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111471585A (zh) * 2020-04-08 2020-07-31 深圳市海吉星环保农业科技有限公司 一种果蔬废弃物厌氧发酵底物高效处理装置

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