專利名稱：工程化包埋固定微生物球體的裝置及工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用微生物降解作用修復污染水環境技術領域，具體地說涉及工程化包埋固 定微生物球體的裝置及工藝。
背景技術：
地表水以及地下水等水環境污染已經成為全球重視的熱點問題。在傳統的污染水生物處 理工藝中，微生物通常是在水中以懸浮態生長，因而易從反應器中流失。另外，微生物菌體 與水的密度差小，從反應器中流出的水中回收微生物進行重復利用較為困難，而微生物固定 化技術的發展為這一問題的解決提供了新的途徑。
微生物固定化技術是20世紀70年代發展起來的一項新興技術，它是利用生物或化學多 聚體材料將微生物包埋起來，不僅可以大幅度提高參加反應的微生物濃度，使微生物不易流 失和抗毒、耐受力增加，而且固液分離容易，二次污染少，因而顯示出良好的應用前景。包 埋固定化是使微生物包埋在半透明的聚合物或膜內，或使微生物擴散進入多孔性的載體內部， 小分子底物及代謝產物可自由出入這些載體的孔道，而微生物細胞不能自由移動的一種方法。 盡管當前利用包埋法固定化微生物的研究很多，但其主要是實驗室研究，不能用于大批量工 業化生產。因此，研究和開發一種高效、.廉價、適于大批量生產的微生物包埋固定化技術已 成為促進該技術推廣應用的關鍵。
發明內容
針對現有利用包埋法固定化微生物技術無法大規模工程化的缺點，本發明的目的在于提 供一種新穎、高效、經濟可行的工程化包埋固定微生物球體的裝置及工藝，從而達到推廣應 用微生物包埋固定化技術的目的。
本發明的工程化包埋固定微生物球體的裝置，包括包埋劑釜、吸附劑生物釜、混合釜、 隔流閥、分流頭和交聯劑釜；其中包埋劑釜和吸附劑生物釜分別與混合釜連接；混合釜再與 隔流閥連接；隔流閥由變速電機驅動，隔流閥再與分流頭連接。
本發明用到的隔流閥是通過法蘭與管道連接，隔流閥由變速電機驅動，隔流閥葉片的厚 度由閥芯向外逐漸增大，其最大厚度大于隔流閥的法蘭所連接的管道的內徑。
本發明用到的分流頭，其分流板的開孔率大于65%，且分流板上的分流孔的總面積大于 分流頭所連接的管道截面積的10倍。
本發明的工程化包埋固定微生物球體的具體工藝條件如下
包埋劑釜輸送泵將包埋劑釜中質量百分比含量為0. 5% 6%或5% 10%的包埋劑溶液 打入混合釜，吸附劑生物釜輸送泵將吸附劑生物釜中吸附劑質量百分比含量為0. 5% 4. 5% 和微生物質量百分比含量為5% 50%的溶液打入混合釜，控制包埋劑釜輸送的溶液和吸附劑生物釜輸送的溶液的質量流量比為1: 1 5: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥進入分流 頭，再噴灑進入盛有質量百分比含量為0: 5% 7%的氯化鈣溶液或飽和硼酸溶液的交聯劑釜 中。由分流頭噴灑的混合液與交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯8 24小 時后，收集上述步驟得到的球形顆粒，并用0.5% 1.5%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化 包埋固定微生物球體的裝置及工藝制備的微生物包埋固體球。
所述的包埋劑為現在對微生物所使用的所有包埋劑，本發明優選包埋劑溶液為質量百分 比含量為0. 5% 6%的海藻酸鈉溶液或質量百分比含量為5% 10%的聚乙烯醇溶液。
所述的吸附劑為現在對微生物所使用的所有吸附劑的一種或幾種混合，本發明優選活性 炭、活性炭纖維或纖維素。
所述的微生物為現在所涉及的所有類型的微生物，包括具有降解污染物功能的細菌，來 自假單胞菌屬、不動桿菌屬、微球菌屬等的一種或幾種。
本發明的獨特之處就在于克服了當前利用包埋法固定微生物技術無法大規模批量生產的 缺陷，通過隔流閥將閥前所連接的管道中連續流動的液體"分割"，從而間斷式地供給分流頭 料液；再利用分流頭的分流作用將隔流閥所供給的料液進一步分流，從而保證來自混合釜的 混合液以噴灑形式進入交聯劑溶液中，形成固體球形顆粒沉淀。本發明實現了利用包埋固定 化技術大批量制造穩定性優良的微生物包埋固體球。
圖l:本發明的工藝流程示意圖； 圖2:本發明的隔流閥的內部結構主視示意圖； 圖3:本發明的分流頭的內部結^J主視示意圖； 圖4:分流板的俯視示意其中l一包埋劑釜，2-l—包埋劑釜輸送泵、2-2—吸附劑生物釜輸送泵，3—混合釜，4—隔
流閥，5—變速電機，6—分流頭，7—交聯劑釜，8—吸附劑生物釜，9一法蘭，IO—葉片，11 一分流板，12—分流孔。
具體實施例方式
采用如圖1 4的所示的裝置的連接方式，包括包埋劑釜l、混合釜3、隔流閥4、分流 頭6、交聯劑釜7和吸附劑生物釜8等。包埋劑釜1通過包埋劑釜輸送泵2-1與混合釜3連 接；吸附劑生物釜8通過吸附劑生物釜輸送泵2-2與混合釜3連接；混合釜3與隔流閥4連 接；隔流闊4由變速電機5驅動，隔流閥4與分流頭6連接。其中隔流閥4通過法蘭9與管 道連接，且隔流閥葉片IO的厚度由閥芯向外逐漸增大，其最大厚度大于隔流閥的法蘭所連接 的管道的內徑。分流頭6的分流板11開孔率大于65%，且分流孔12的總面積大于分流頭6 所連接的管道截面積的10倍。
本發明通過如下實施例進一步說明. 實施例1 :
包埋劑釜輸送泵2-1裙包埋劑釜1中質量百分比含量為0. 5%的海藻酸鈉溶液打入混合釜3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭質量百分比含量為0. 5%和銅綠假 單胞菌質量百分比含量為5%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的溶液和吸附劑生物 釜8輸送的溶液的質量流量比為1: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4進入分流頭6，再 噴灑進入盛有質量百分比含量為0. 5%的氯化鈣溶液的交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混 合液與交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯8小時后，收集 上述步驟得到的球形顆粒，并用0.5%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定微生物球 體的制造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。 實施例2:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為3%的海藻酸鈉溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭質量百分比含量為2%和鮑式不動桿 菌質量百分比含量為25%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的溶液和吸附劑生物釜 8輸送的溶液的質量流量比為5: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4進入分流頭6，再噴 灑進入盛有質量百分比含量為7%的氯化鈣溶液的交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混合液 與交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯15小時后，收集上述 步驟得到的球形顆粒，并用1%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定微生物球體的制 造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。. 實施例3:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為6%的海藻酸鈉溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭質量百分比含量為4. 5%和惡臭假單 胞菌質量百分比含量為50%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的溶液和吸附劑生物 釜8輸送的溶液的質量流量比為3: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4進入分流頭6，再 噴灑進入盛有質量百分比含量為4%的氯化鈣溶液的交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混合 液與交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯24小時后，收集上 述步驟得到的球形顆粒，并用1.5%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定微生物球體 的制造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。 實施例4:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為5%的海藻酸鈉溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中纖維素質量百分比含量為4.5%、銅綠假單 胞菌質量百分比含量為10%和鮑式不動桿菌質量百分比含量為30%的溶液打入混合釜3，控 制包埋劑釜1輸送的溶液和吸附劑生物釜8輸送的溶液的質量流量比為2.5: 1;兩種溶液充 分混合后，經隔流閥4進入分流頭6，再噴灑進入盛有質量百分比含量為3%的氯化鈣溶液的 交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混合液與交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形 顆粒沉淀，固化交聯10小時后，收集上述步驟得到的球形顆粒，并用1.5%的鹽水洗滌，即 得到本發明工程化包埋固定微生物球體的制造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。 實施例5:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為5%的聚乙烯醇溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭纖維質量百分比含量為2%和惡臭假單胞菌質量百分比含量為25%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的溶液和吸附劑生 物釜'8輸送的溶液的質量流量比為4: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4進入分流頭6， 再噴灑進入盛有飽和硼酸溶液的交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混合液與交聯劑釜7中的 交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯10小時后，收集上述步驟得到的球形顆 粒，并用1%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定微生物球體的制造工藝及裝置制備 的微生物包埋固體球。
實施例6:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為10%的聚乙烯醇溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭質量百分比含量為1. 5%、活性炭纖 維質量百分比含量為1%、鮑式不動桿菌質量百分比含量為3%、惡臭假單胞菌質量百分比含 量為7%和銅綠假單胞菌質量百分比含量為5%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的 溶液和吸附劑生物釜8輸送的溶液的質量流量比為2: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4 進入分流頭6，再噴灑進入盛有飽和硼酸溶液的交聯劑釜7中。由分流頭6噴灑的混合液與 交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯13小時后，收集上述步 驟得到的球形顆粒，并用1.5%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定微生物球體的制 造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。 實施例7:
包埋劑釜輸送泵2-1將包埋劑釜1中質量百分比含量為7%的聚乙烯醇溶液打入混合釜 3，吸附劑生物釜輸送泵2-2將吸附劑生物釜8中活性炭質量百分比含量為0.5%、活性炭纖 維質量百分比含量為1%、纖維素質量百分比含量為2.5%、惡臭假單胞菌質量百分比含量為 20%和銅綠假單胞菌質量百分比含量為10%的溶液打入混合釜3，控制包埋劑釜1輸送的溶 液和吸附劑生物釜8輸送的溶液的質量流量比為2: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥4進 入分流頭6，再噴灑進入盛有質量百分比含量為5%的氯化鈣溶液的交聯劑釜7中。由分流頭 6噴灑的混合液與交聯劑釜7中的交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯18小 時后，收集上述步驟得到的球形顆粒，并用1%的鹽水洗滌，即得到本發明工程化包埋固定 微生物球體的制造工藝及裝置制備的微生物包埋固體球。
本發明提出的工程化包埋固定微生物球體的裝置及工藝，已通過較佳實施例子進行了描 述，相關技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的制作方法進行改 動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對 本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中。
權利要求
1. 工程化包埋固定微生物球體的裝置，包括包埋劑釜、吸附劑生物釜、混合釜、隔流閥、分流頭和交聯劑釜；其特征是包埋劑釜和吸附劑生物釜分別與混合釜連接；混合釜再與隔流閥連接；隔流閥由變速電機驅動，隔流閥再與分流頭連接。
2. 如權利要求1所述的工程化包埋固定微生物球體的裝置，其特征是隔流閥通過法蘭與 管道連接，隔流閥由變速電機驅動，隔流閥葉片的厚度由閥芯向外逐漸增大，其最大 厚度大于隔流閥的法蘭所連接的管道的內徑。
3. 如權利要求1所述的工程化包埋固定微生物球體的裝置，其特征是分流頭的分流板開 孔率大于65%，且分流板上的分流孔的總面積大于分流頭所連接的管道截面積的10 倍。
4. 實現權利要求1、 2或3的工程化包埋固定微生物球體的裝置的工藝，其特征是包埋劑 釜輸送泵將包埋劑釜中包埋劑溶液打入混合釜，吸附劑生物釜輸送泵將吸附劑生物釜 中吸附劑質量百分比含量為0.5% 4.5%和微生物質量百分比含量為5% 50%的溶 液打入混合釜，控制包埋劑釜輸送的溶液和吸附劑生物釜輸送的溶液的質量流量比為1: 1 5: 1;兩種溶液充分混合后，經隔流閥進入分流頭，再噴灑進入盛有質量百分比含量為0.5% 7%的氯化鈣溶液或飽和硼酸溶液的交聯劑釜中；由分流頭噴灑的混 合液與交聯劑溶液接觸后形成固體球形顆粒沉淀，固化交聯8 24小時后，收集上述 步驟得到的球形顆粒，并用0.5% 1.5%的鹽水洗滌，即得到微生物包埋固體球。
5. 如權利要求4所述的工藝，其特征是所述的包埋劑溶液為質量百分比含量為0.5% 6 %的海藻酸鈉溶液或質量百分比含量為5% 10%的聚乙烯醇溶液。
6. 如權利要求4所述的工程化包埋固定微生物球體的工藝，其特征是所述的吸附劑為活 性炭、活性炭纖維或纖維素的一種或幾種混合。
7. 如權利要求4所述的工程化包埋固定微生物球體的工藝，其特征是所述的微生物為具 有降解污染物功能的細菌，來自假單胞菌屬、不動桿菌屬、微球菌屬等的一種或幾種。
全文摘要
本發明涉及工程化包埋固定微生物球體的裝置及工藝。將包埋劑釜中包埋劑溶液打入混合釜，將吸附劑生物釜中吸附劑和微生物溶液打入混合釜，兩種溶液充分混合后，經隔流閥進入分流頭，再噴灑進入交聯劑釜中。固化交聯后得到的球形顆粒，即為本發明的微生物包埋固體球。本發明克服了當前利用包埋法固定微生物技術無法大規模批量生產的缺陷，通過隔流閥將閥前所連接的管道中連續流動的液體“分割”，從而間斷式地供給分流頭料液；再利用分流頭的分流作用將隔流閥所供給的料液進一步分流，從而保證來自混合釜的混合液以噴灑形式進入交聯劑溶液中，形成固體球形顆粒沉淀。本發明實現了利用包埋固定化技術大批量制造穩定性優良的微生物包埋固體球。
文檔編號C12N11/04GK101519632SQ200910068330
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者劉涉江, 劉秀麗, 游璐華, 欣 譚, 林 趙 申請人:天津大學