微生物的固定化裝置及采用該裝置降解氯代烴的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種微生物的固定化裝置及采用該裝置降解氯代烴的方法，包括菌體培養(yǎng)器和固定化細胞反應(yīng)器，筒狀反應(yīng)器的筒壁設(shè)有用于供加熱介質(zhì)通過的加熱夾層，筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，各開口均設(shè)有密封塞，各密封塞上均設(shè)有通孔，兩密封塞采用夾緊裝置緊固，用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞，筒狀反應(yīng)器的內(nèi)腔為固定化腔設(shè)有吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料；筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過連接管與菌體培養(yǎng)器相通，驅(qū)動泵用于為固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器之間菌液循環(huán)提供動力，使固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器構(gòu)成循環(huán)。本發(fā)明利用特定的吸附材料和填充方式固定化微生物，固定化效果較好，提高了氯代烴污染物的高效生物降解。
【專利說明】
微生物的固定化裝置及采用該裝置降解氯代烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微生物領(lǐng)域技術(shù)，具體涉及一種微生物的固定化裝置及采用該裝置降解氯代烴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯代烴在生活、生產(chǎn)中使用廣泛，當氯代烴保管、使用或處置不當排放到自然環(huán)境中時，會引起土壤和水體的污染。另外，氯代烴對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)有損害，是可能致癌、致畸、致突變的“三致”污染物，因此對氯代烴進行有效控制對于保護土壤、地下水安全、保障人類身體健康具有重要意義。
[0003]現(xiàn)在控制氯代烴最普遍、經(jīng)濟有效的方法是空氣吹脫法，但是吹脫過程中并未將揮發(fā)性有機物徹底消除，而僅僅是簡單地將氯代烴從一種介質(zhì)迀移至另一種介質(zhì)。傳統(tǒng)的物理治理方法是將污染物集中焚燒再填埋，這種方法不僅成本較高，而且會對大氣環(huán)境造成嚴重污染。與這些非傳統(tǒng)治理方法相比，生物修復(fù)降解氯代烴不僅速度更快，而且能將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。因此，生物修復(fù)是一種具有前景、經(jīng)濟有效且環(huán)境友好的修復(fù)技術(shù)。
[0004]目前，用于污染場地修復(fù)的生物修復(fù)技術(shù)主要有三種，分別為原位修復(fù)技術(shù)、異位無反應(yīng)器修復(fù)技術(shù)和異位有反應(yīng)器修復(fù)技術(shù)。因原位修復(fù)技術(shù)的效果有限，所以研究、開發(fā)和優(yōu)化生物反應(yīng)器以達到更為有效的生物降解效果尤為重要。已有的生物反應(yīng)器可分為兩類，即游離細胞系統(tǒng)和固定化細胞系統(tǒng)。細胞固定化技術(shù)是利用物理化學(xué)手段將游離的微生物或酶定位于限定的空間區(qū)域，并使其保持活性且能反復(fù)利用的一項技術(shù)。根據(jù)載體和細胞之間的吸引力，采用使細胞吸附固定在載體上。但是現(xiàn)有菌體難以培養(yǎng)，固定化效果差，這在一定程度上限制了氯代烴在工程上的應(yīng)用，因此提高固定化效果尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微生物的固定化裝置，該固定化裝置利用特定的吸附材料和填充方式固定化微生物，固定化效果較好。
[0006]本發(fā)明的目的之二是為了提供一種采用微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法，通過該固定化裝置可實現(xiàn)降解氯代烴菌的培養(yǎng)、富集并可實現(xiàn)氯代烴污染物的高效生物降解。
[0007]本發(fā)明的目的之一可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種微生物的固定化裝置，包括菌體培養(yǎng)器和固定化細胞反應(yīng)器，其特征在于:所述固定化細胞反應(yīng)器采用筒狀反應(yīng)器，所述筒狀反應(yīng)器的筒壁設(shè)有用于供加熱介質(zhì)通過的加熱夾層，所述加熱夾層上設(shè)有用于與熱源相連的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口，所述筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，一端為進口，另一端為出口，各開口內(nèi)設(shè)有密封塞，各密封塞上均設(shè)有供連接管插入的通孔，兩密封塞采用夾緊裝置緊固，用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞，所述筒狀反應(yīng)器的內(nèi)腔為固定化腔，所述固定化腔內(nèi)設(shè)有填充料，所述填充料為吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料;所述筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過連接管與菌體培養(yǎng)器相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的連接管上設(shè)有驅(qū)動栗，所述驅(qū)動栗用于為固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器之間菌液循環(huán)提供動力，使固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器構(gòu)成循環(huán)。
[0008]所述筒狀反應(yīng)器設(shè)有加熱夾層，通過向加熱夾層通入熱源，利用循環(huán)熱源調(diào)節(jié)筒狀反應(yīng)器中溫度，所述熱源可以是熱水或水蒸氣等其他加熱介質(zhì)。所述筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，一端為進口，另一端為出口，構(gòu)成對流式反應(yīng)器。進入固定化細胞反應(yīng)器中的菌液均經(jīng)固定化腔后再經(jīng)出口流出，使固定化腔中的填充料充分吸附菌液，提高了固定化反應(yīng)的速度;而且該結(jié)構(gòu)方便填充料的拆裝，增加了固定化細胞反應(yīng)器的操作性和可調(diào)控性。固定化細胞反應(yīng)器的密封塞采用聚四氟塞子，兩密封塞采用夾緊裝置緊固，對固定化細胞反應(yīng)器兩端密封塞進行加固，增加了固定化細胞反應(yīng)器的密封性、穩(wěn)定性。所述填充料為吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料，使吸附材料充分吸附菌體培養(yǎng)器中混合菌，而且實現(xiàn)混合菌的高密度生長。驅(qū)動栗為菌體培養(yǎng)器中菌液與固定化細胞反應(yīng)器循環(huán)提供動力。
[0009]所述筒狀反應(yīng)器的加熱夾層兩端內(nèi)側(cè)壁均設(shè)有錐度，使筒狀反應(yīng)器兩端的開口與固定化腔之間形成一段錐腔，所述錐腔構(gòu)成筒狀反應(yīng)器的彌漫腔。該錐度使筒狀反應(yīng)器的兩端形成彌漫腔，填充料懸空在筒狀反應(yīng)器中，進入固定化細胞反應(yīng)器的菌液先到達開口處的彌漫腔進行緩沖后，再經(jīng)彌漫腔流向固定化腔，使固定化腔中的填充料與菌液充分接觸，與填充料接觸后的菌液再通過出口處的彌漫腔聚集后再通過連接管排向菌體培養(yǎng)器。
[0010]所述筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)徑小于筒狀反應(yīng)器的開口直徑。便于將填充料放置在筒狀反應(yīng)器的固定化腔中，該結(jié)構(gòu)還限制了密封塞的位置，防止了密封塞落入筒狀反應(yīng)器的彌漫腔，占用彌漫腔。
[0011 ]所述加熱夾層的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口分別位于加熱夾層的兩端;所述加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口均設(shè)有向外延伸的接頭，所述接頭上設(shè)有用于連接的環(huán)形定位槽。使熱源進入加熱夾層進行循環(huán)，從而充分調(diào)整筒狀反應(yīng)器的溫度。
[0012]所述吸附材料采用活性炭纖維，所述圓柱狀填充料采用活性炭纖維鋪設(shè)在韌性支撐網(wǎng)上，活性炭纖維和韌性支撐網(wǎng)卷裹成;或者所述吸附材料采用聚氨酯泡沫，或者所述吸附材料采用紡織纖維。
[0013]。所述韌性支撐不僅可以支撐開吸附材料，使吸附材料充分吸附菌體培養(yǎng)器中混合菌，而且實現(xiàn)混合菌的高密度生長。
[0014]所述圓柱狀填充料為多層圓柱狀填充料。提高了固定化效果。
[0015]所述驅(qū)動栗采用蠕動栗，所述連接管采用軟管，所述筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過軟管與菌體培養(yǎng)器相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的軟管上設(shè)置蠕動栗。避免了與菌液接觸。軟管為氟橡膠管，氟橡膠管具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性。
[0016]所述菌體培養(yǎng)器上設(shè)有通氣孔、檢測孔和攪拌孔，所述菌體培養(yǎng)器通過攪拌孔安裝有攪拌器。該菌體培養(yǎng)器的通氣孔便于向菌體培養(yǎng)器中通入碳源和氧氣的混合氣或氧氣，菌體培養(yǎng)器的檢測孔便于檢測菌體培養(yǎng)器中培養(yǎng)液的PH值、溫度、溶氧量等需測試值，菌體培養(yǎng)器上的攪拌器便于培養(yǎng)液與菌種的混勾。
[0017]所述夾緊裝置包括兩塊夾緊板和連接桿，兩塊夾緊板分別設(shè)置在兩密封塞的外端面，兩塊夾緊板之間通過連接桿相連，夾緊裝置用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞。
[0018]。兩密封塞的外端面分別設(shè)有夾緊板，用連接桿對固定化細胞反應(yīng)器兩端密封塞進行加固，增加固定化細胞反應(yīng)器的密封性、穩(wěn)定性，且該夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單便于操作。
[0019]本發(fā)明的目的之二可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種采用微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法，其特征在于:步驟如下:
1)降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和固定化:采用權(quán)利要求1至8任一所述的固定化裝置，所述菌體培養(yǎng)器中加入NMS培養(yǎng)基，并接種降解氯代烴復(fù)合菌，向菌體培養(yǎng)器中通入碳源和氧氣的混合氣，所述碳源與氧氣的體積比為1: 2?2:1，所述碳源為葡萄糖、甲烷、乙酸鈉、三氯乙稀中的任意一種含碳化合物。所述菌體培養(yǎng)器內(nèi)溫度控制在30?35°C ；檢測菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值，當菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值達到0.6?0.8時，通過驅(qū)動栗將菌體培養(yǎng)器中菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器進口端連接的連接管抽入固定化細胞反應(yīng)器中進行固定化，固定化后的菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器出口端連接的連接管流回菌體培養(yǎng)器中形成循環(huán)，直至固定化細胞反應(yīng)器中的填充料對降解氯代烴復(fù)合菌的吸附達到飽和，此時填充料上出現(xiàn)白色的斑狀菌體掛膜；
2)氯代烴的降解:在菌體培養(yǎng)器中加入氯代烴，在溫度為20?25°C中進行保溫5?10分鐘;然后將步驟I中固定化細胞反應(yīng)器中菌液排出，固定化細胞反應(yīng)器和菌體培養(yǎng)器的溫度均控制在30?35°C之間，穩(wěn)定2?3分鐘，將菌體培養(yǎng)器中配置的氯代烴溶液抽入固定化細胞反應(yīng)器中，同時向菌體培養(yǎng)器中通入氧氣，采用氣相色譜分別測量產(chǎn)生的生物氣和氯代烴濃度，直至氯代烴濃度不變。
[0020]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，包括菌體培養(yǎng)器和固定化細胞反應(yīng)器，固定化細胞反應(yīng)器由透明玻璃制成的筒狀反應(yīng)器，筒狀反應(yīng)器的筒壁設(shè)有用于供加熱介質(zhì)通過的加熱夾層，筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，各開口內(nèi)均設(shè)有密封塞，兩密封塞設(shè)有夾緊裝置緊固，用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞，筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)設(shè)有填充料，填充料采用吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料;筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過連接管和驅(qū)動栗與菌體培養(yǎng)器相通，驅(qū)動栗用于為固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器之間菌液循環(huán)提供動力，使固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器構(gòu)成循環(huán)。菌體培養(yǎng)器中培養(yǎng)的菌種在固定化細胞反應(yīng)器中進行固定化，固定化后的菌液又流回菌體培養(yǎng)器中繼續(xù)培養(yǎng)菌種。具有以下優(yōu)點:
1、本裝置能夠連續(xù)穩(wěn)定的進行菌體富集、固定化，氯代經(jīng)如:TCE(三氯乙稀)、三氯乙燒降解和菌體的富集和活化。
[0021]2、便于吸附材料的觀察、更換和取樣檢測。
[0022]3、吸附材料易得，固定化效果較好，與游離態(tài)相比降解效率大大提高。
[0023]4、本發(fā)明微生物的固定化裝置可以用于實驗或者小規(guī)模微生物固定化處理。
[0024]—種采用微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法，I)降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和固定化:2)氯代烴的降解。該固定化降解方法簡單易操作，固定化細胞與游離細胞相比，固定化具有細胞高濃度、細胞的重復(fù)利用、適宜的微生物環(huán)境如營養(yǎng)和PH梯度、無高稀釋率下的細胞沖刷問題等顯著優(yōu)點。另外，固定化材料的廉價易得、傳質(zhì)性能好、不易被降解、對微生物無毒，強度高、壽命長等優(yōu)點，使操作條件理想，降低成本。經(jīng)若干次測定采用本發(fā)明方法氯代烴的降解率約為98.66% ο
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明固定化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明筒狀反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2中筒狀反應(yīng)器的B-B剖視圖；
圖4是筒狀反應(yīng)器接頭的放大圖；
圖5是填充料的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是混合菌固定化在填充料上的示意圖，圖中白色斑狀物即為菌種在吸附材料上的掛膜；
圖7是固定化細胞反應(yīng)器降解氯代烴實驗數(shù)據(jù)圖。
[0026]附圖中:I為菌體培養(yǎng)器、1-1為菌體培養(yǎng)器加熱夾層、1-2為檢測孔、1-3為通氣孔、
1-4為攪拌器、1-5為菌液循環(huán)進口、1-6為填充料、1-7為固定化細胞反應(yīng)器、1-8為彌漫腔、1-9為驅(qū)動栗、2為加熱夾層、2-1為夾緊板、2-2為連接桿、2-3為筒狀反應(yīng)器、2_4為密封塞、
2-5為連接管、2-6為連接支管。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地說明。
[0028]參見圖1至圖7所示，一種微生物的固定化裝置，包括菌體培養(yǎng)器1、驅(qū)動栗1-9和固定化細胞反應(yīng)器1-7，所述固定化細胞反應(yīng)器1-7采用筒狀反應(yīng)器2-3，所述筒狀反應(yīng)器2-3由透明玻璃制成，為優(yōu)選方案，透明玻璃制成的筒狀反應(yīng)器便于觀察筒狀反應(yīng)器內(nèi)的變化，且玻璃能有效防止酸堿性菌液的腐蝕，或者所述筒狀反應(yīng)器采用不銹鋼等材料制成。所述筒狀反應(yīng)器的外側(cè)筒壁設(shè)有用于供加熱介質(zhì)通過的加熱夾層2，所述加熱夾層2上設(shè)有用于與熱源相連的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口，所述加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口分別位于加熱夾層的兩端，且加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口處均設(shè)有向外延伸的接頭，該接頭通過供熱管與熱源相連，利用循環(huán)熱源調(diào)節(jié)筒狀反應(yīng)器中溫度，所述熱源可以是熱水或水蒸氣等其他加熱介質(zhì)。所述接頭上設(shè)有用于連接的環(huán)形定位槽，通過環(huán)形定位槽便于接頭與供熱管相連。
[0029]所述筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，一端為進口，另一端為出口，構(gòu)成對流式反應(yīng)器，各開口內(nèi)均設(shè)有密封塞2-4，所述密封塞2-4采用聚四氟密封塞，各密封塞2-4上均設(shè)通孔，各密封塞2-4的通孔中插有連接支管2-6，所述連接支管2-6采用玻璃管。兩密封塞2-4采用夾緊裝置緊固，用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞。筒狀反應(yīng)器采用雙塞頭的形式方便填充料(固定化載體)的拆裝，增加筒狀反應(yīng)器的操作性和可調(diào)控性。所述夾緊裝置包括兩塊夾緊板2-1和連接桿2-2，兩塊夾緊板分別設(shè)置在兩密封塞的外端面，兩塊夾緊板之間通過連接桿相連，所述夾緊板采用木材制造而成，所述連接桿2-2采用緊固螺桿，兩塊夾緊板之間通過緊固螺桿和螺母相配合緊固。所述筒狀反應(yīng)器的內(nèi)腔為固定化腔，所述固定化腔內(nèi)設(shè)有填充料1-6，所述填充料1-6為吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料，所述圓柱狀填充料為多層圓柱狀填充料。所述吸附材料采用活性炭纖維，所述活性炭纖維鋪設(shè)在韌性支撐網(wǎng)上，活性炭纖維和韌性支撐網(wǎng)卷裹成多層的圓柱狀填充料;韌性支撐網(wǎng)將活性炭纖維支撐在筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)側(cè)壁。所述吸附材料是購于聯(lián)兵環(huán)保旗艦店的活性炭纖維，型號為SY-1500，比表面積為1300-1400m2/g，平均孔徑17-20埃。所述韌性支撐網(wǎng)采用鋼絲網(wǎng)或者其他具有韌性材料制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述韌性支撐不僅可以支撐開吸附材料，使吸附材料充分吸附菌體培養(yǎng)器中混合菌，而且實現(xiàn)混合菌的高密度生長?；蛘咚鑫讲牧喜捎镁郯滨ヅ菽?，或者所述吸附材料采用紡織纖維。所述圓柱狀填充料的直徑比筒狀反應(yīng)器固定化腔內(nèi)徑小I?2mm。本實施例中:取一定面積的活性炭纖維和與活性炭纖維相同面積的鋼絲網(wǎng)，活性炭纖維平鋪在鋼絲網(wǎng)上，緊實卷裹成圓柱狀，其直徑略小于筒狀反應(yīng)器內(nèi)徑并使活性炭纖維完全包裹住鋼絲網(wǎng)，然后將卷好的填充料放入固定化細胞反應(yīng)器中即完成填充，通過該填充料吸附混合菌并實現(xiàn)混合菌的高密度生長，為優(yōu)選實施例。
[0030]所述筒狀反應(yīng)器的進口端和出口端分別通過連接管2-5與菌體培養(yǎng)器I相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的連接管2-5上設(shè)有驅(qū)動栗1-9，所述驅(qū)動栗1-9用于為固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器之間菌液循環(huán)提供動力，使固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器構(gòu)成循環(huán)。所述驅(qū)動栗1-9采用蠕動栗。所述筒狀反應(yīng)器的進口和出口端的連接支管分別通過連接管2-5與菌體培養(yǎng)器I相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的連接管2-5上設(shè)置蠕動栗，所述連接管2-5采用軟管，所述軟管采用氟橡膠管，氟橡膠管具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性。
[0031]所述筒狀反應(yīng)器的加熱夾層2兩端內(nèi)側(cè)壁均設(shè)有錐度，使筒狀反應(yīng)器兩端的開口與固定化腔之間形成一段錐腔，所述錐腔構(gòu)成筒狀反應(yīng)器的彌漫腔。筒狀反應(yīng)器的內(nèi)腔形成兩端彌漫腔和中部固定化腔。填充料懸空在筒狀反應(yīng)器的兩端彌漫腔，彌漫腔可以對抽入的菌液進行緩沖，使填充料與菌液充分接觸，提高了菌液的吸附能力，固定化效果較好。所述筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)徑小于筒狀反應(yīng)器的開口直徑，便于將填充料放置在筒狀反應(yīng)器的固定化腔中，且限制了密封塞的位置，防止了密封塞落入筒狀反應(yīng)器的彌漫腔，占用彌漫腔。
[0032]所述菌體培養(yǎng)器I上設(shè)有通氣孔1-3、檢測孔1-2和攪拌孔1-4，所述菌體培養(yǎng)器通過攪拌孔安裝有攪拌器。所述攪拌器采用攪拌電機、支撐桿和旋轉(zhuǎn)葉片，攪拌電機的輸出軸與支撐桿相連，支撐桿的另一端設(shè)有支撐環(huán)，所述旋轉(zhuǎn)葉片固定在支撐桿的支撐環(huán)上。所述檢測孔用于將檢測儀伸入到菌體培養(yǎng)器中的菌液中，測試菌液的PH值、溫度和溶氧量等，檢測儀可以是PH值檢測儀、溶氧檢測儀、溫度檢測儀等檢測儀。菌體培養(yǎng)器的外側(cè)壁設(shè)有菌體培養(yǎng)器加熱夾層，所述菌體培養(yǎng)器加熱夾層上設(shè)有用于與熱源相連的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口，向菌體培養(yǎng)器加熱夾層通入熱源調(diào)節(jié)菌體培養(yǎng)器的溫度。菌體培養(yǎng)器設(shè)有用于菌液循環(huán)進口 1-5和菌液循環(huán)出口，菌液循環(huán)進口設(shè)置在菌體培養(yǎng)器上端，菌液循環(huán)出口設(shè)置在菌體培養(yǎng)器底部。
[0033]本實施例中:筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)徑為40mm，總體長約260mm，筒狀反應(yīng)器的下端為進口，上端為出口，筒狀反應(yīng)器的進口處的連接支管通過一根軟管與菌體培養(yǎng)器的菌液循環(huán)出口相連，筒狀反應(yīng)器的出口處的連接支管通過一根軟管與菌體培養(yǎng)器的菌液循環(huán)進口相連，兩根連接支管插入筒狀反應(yīng)器的彌漫腔，且連接支管不與填充料接觸。
[0034]—種采用降解氯代烴微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法，步驟如下:
I)降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和固定化:采用權(quán)利要求1至9任一所述的本發(fā)明微生物的固定化裝置，所述菌體培養(yǎng)器中加入NMS培養(yǎng)基，并接種降解氯代烴復(fù)合菌，所述菌體培養(yǎng)器中匪S培養(yǎng)基與降解氯代烴復(fù)合菌的體積比為100:5。所述匪S培養(yǎng)液為降解氯代烴復(fù)合菌(混合菌)提供生長環(huán)境，所述匪S培養(yǎng)基包括:NaN03:0.85 g，KH2P04:0.53 g，Na2HP04:
0.4283 g，K2S04:0.0215g，Ca(N03)2.4H20:0.01125g，F(xiàn)eS04.7H20:11.2mg，CuS04.5H20:2.5mg，微量元素貯存液:2 mL，ZnS04.7H20:0.2042g,MnS04.4H20:0.223g,H3B03:0.062g，Na2Mo04.2H20:0.048g；CoS04.7H20:0.048g，K1:0.083g。超純水:1000 ml，調(diào)節(jié)pH值到6.5?7.0之間。所述降解氯代烴復(fù)合菌為申請?zhí)枮?01510225401.1，專利名稱為“降解氯代烴復(fù)合菌劑及其應(yīng)用”中的復(fù)合菌劑。向菌體培養(yǎng)器中通入碳源和氧氣的混合氣，所述碳源與氧氣的體積混合比為1:2?2:1，碳源為葡萄糖、甲烷、乙酸鈉、三氯乙烯中的任意一種含碳化合物，優(yōu)選甲烷。所述菌體培養(yǎng)器I內(nèi)溫度控制在30?35°C，實現(xiàn)了降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和富集。檢測菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值，菌體培養(yǎng)器中菌液光密度OD值采用紫外分光光度計，UV2000紫外分光光度計檢測，波長為600 nm。當菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值達到0.6?0.8時，通過驅(qū)動栗1-9將菌體培養(yǎng)器I中菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器1-7進口端連接的連接管抽入固定化細胞反應(yīng)器中進行固定化，固定化后的菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器出口端連接的連接管流回菌體培養(yǎng)器中形成循環(huán)，直至固定化細胞反應(yīng)器1-7中的填充料對降解氯代烴復(fù)合菌的吸附達到飽和，此時填充料上出現(xiàn)白色的斑狀菌體掛膜。固定化細胞反應(yīng)器的溫度控制在30?35°C，固定化細胞反應(yīng)器即可吸附混合菌并實現(xiàn)混合菌的高密度生長。
[0035]2)氯代烴的降解:配置氯代烴溶液，在菌體培養(yǎng)器I中加入氯代烴，菌體培養(yǎng)器I的溫度控制在20?25°C，并進行保溫5?10分鐘;然后將步驟I中固定化細胞反應(yīng)器1-7中菌液排出，再將固定化細胞反應(yīng)器1-7和菌體培養(yǎng)器I的溫度控制在30?35°C之間，穩(wěn)定2?3分鐘，將菌體培養(yǎng)器I中配置的氯代烴溶液抽入固定化細胞反應(yīng)器1-7中，同時向菌體培養(yǎng)器I中通入氧氣，所述氧氣可以是純氧或不各種濃度的不純氧，采用氣相色譜分別測量產(chǎn)生的生物氣和氯代烴濃度，直至氯代烴濃度不變。所述生物氣為二氧化碳。以濃度為2.5mg/L的氯代烴溶液為例，在菌體培養(yǎng)器中加入氯代烴，菌體培養(yǎng)器中有匪S培養(yǎng)基，配置成濃度為
2.5mg/L的氯代烴溶液，在溫度為20?25°C中進行保溫5?10分鐘;然后將步驟I中固定化細胞反應(yīng)器中菌液放出，固定化細胞反應(yīng)器和菌體培養(yǎng)器的溫度均控制在30?35°C之間，穩(wěn)定2?3分鐘，將菌體培養(yǎng)器中配置的濃度為2.5mg/L的氯代烴溶液抽入固定化細胞反應(yīng)器中，同時向氯代烴培養(yǎng)器中通入氧氣，采用兩臺氣相色譜分別測量產(chǎn)生的生物氣和氯代烴濃度，直至氯代烴濃度不變。更換菌體培養(yǎng)器中NMS培養(yǎng)基，向菌體培養(yǎng)器中通入甲烷和氧氣的混合氣，可以活化固定化的混合菌。
[0036]
具體實施例1:
降解氯代烴微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法:
步驟1.降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和固定化:在菌體培養(yǎng)器中加入IL NMS培養(yǎng)液并接種
0.05 L的混合菌菌種，通過菌體培養(yǎng)器的氣孔向菌體培養(yǎng)器中通入甲燒和氧氣的混合氣，利用菌體培養(yǎng)器的加熱夾層控制菌體培養(yǎng)器內(nèi)溫度為35°C，在這種條件下培養(yǎng)所需混合菌，當菌體培養(yǎng)器中菌液光密度OD值達到0.7后(通過紫外分光光度計測定菌液濃度，大約需三天)，利用含氟橡膠管將菌體培養(yǎng)器、蠕動栗和固定化細胞反應(yīng)器相連。然后啟動蠕動栗，使菌液通過含氟橡膠管流經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器再通過菌體培養(yǎng)器的菌液循環(huán)進口流回菌體培養(yǎng)器中完成循環(huán)。菌液在經(jīng)過固定化細胞反應(yīng)器中填充料時，混合菌會通過分子間作用力吸附在填充料的活性炭纖維上，觀察菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值，當菌體培養(yǎng)器的OD值過低時及時向菌體培養(yǎng)器中加入高濃度的菌液，或者更換新的接種有混合菌的菌體培養(yǎng)器，直至固定化細胞反應(yīng)器中吸附材料對菌體的吸附達到飽和，時間約兩周，本實施例采用肉眼觀察法檢測吸附材料對菌體的吸附是否飽和。當飽和時，此時吸附材料表面可觀察到白色的斑狀菌體掛膜見圖6所示。
[0037]步驟2.氯代烴的降解:在菌體固定化完成后，開始利用固定化細胞反應(yīng)器對氯代烴進行降解。配置濃度為20 mg/L的溶液:取1.75!111濃度為化/1的飽和氯代烴溶液加入到菌體培養(yǎng)器中，菌體培養(yǎng)器中有700ml的NMS培養(yǎng)基，配置成濃度約為20 mg/L的氯代烴溶液，再將固定化細胞反應(yīng)器和菌體培養(yǎng)器的溫度控制在35°C，穩(wěn)定2分鐘，開啟蠕動栗開關(guān)，將菌體培養(yǎng)器中配置的氯代烴溶液抽入固定化細胞反應(yīng)器中，同時向菌體培養(yǎng)器中通入氧氣，采用氣相色譜檢測氯代烴濃度。經(jīng)過一天的時間，氯代烴降至1.5 mg/L，降解率達到91.8%。降解時間為四天時，本發(fā)明的氯代烴降解率達到98.4%。如圖7所示，圖中橫向Time表示時間，縱向TCEconcentra表示濃度，氯代經(jīng)采用TCE(三氯乙稀)，圖中氯離子濃度的提高說明了有機氯轉(zhuǎn)化成了對環(huán)境完全無害的無機氯離子。
【主權(quán)項】
1.一種微生物的固定化裝置，包括菌體培養(yǎng)器和固定化細胞反應(yīng)器，其特征在于:所述固定化細胞反應(yīng)器采用筒狀反應(yīng)器，所述筒狀反應(yīng)器的筒壁設(shè)有用于供加熱介質(zhì)通過的加熱夾層，所述加熱夾層上設(shè)有用于與熱源相連的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口，所述筒狀反應(yīng)器的兩端均為開口，一端為進口，另一端為出口，各開口均設(shè)有密封塞，各密封塞上均設(shè)有供連接管插入的通孔，兩密封塞采用夾緊裝置緊固，用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞，所述筒狀反應(yīng)器的內(nèi)腔為固定化腔，所述固定化腔內(nèi)設(shè)有填充料，所述填充料為吸附材料構(gòu)成的圓柱狀填充料;所述筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過連接管與菌體培養(yǎng)器相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的連接管上設(shè)有驅(qū)動栗，所述驅(qū)動栗用于為固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器之間菌液循環(huán)提供動力，使固定化細胞反應(yīng)器與菌體培養(yǎng)器構(gòu)成循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述筒狀反應(yīng)器的加熱夾層兩端內(nèi)側(cè)壁均設(shè)有錐度，使筒狀反應(yīng)器兩端的開口與固定化腔之間形成一段錐腔，所述錐腔構(gòu)成筒狀反應(yīng)器的彌漫腔。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述筒狀反應(yīng)器的固定化腔內(nèi)徑小于筒狀反應(yīng)器的開口直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述加熱夾層的加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口分別位于加熱夾層的兩端;所述加熱介質(zhì)進口和加熱介質(zhì)出口均設(shè)有向外延伸的接頭，所述接頭上設(shè)有用于連接的環(huán)形定位槽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述吸附材料采用活性炭纖維，所述圓柱狀填充料采用活性炭纖維鋪設(shè)在韌性支撐網(wǎng)上，活性炭纖維和韌性支撐網(wǎng)卷裹成;或者所述吸附材料采用聚氨酯泡沫，或者所述吸附材料采用紡織纖維。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述圓柱狀填充料為多層圓柱狀填充料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述驅(qū)動栗采用蠕動栗，所述連接管采用軟管，所述筒狀反應(yīng)器兩端的開口分別通過軟管與菌體培養(yǎng)器相通，用于連接筒狀反應(yīng)器進口端的軟管上設(shè)置蠕動栗。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述菌體培養(yǎng)器上設(shè)有通氣孔、檢測孔和攪拌孔，所述菌體培養(yǎng)器通過攪拌孔安裝有攪拌器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物的固定化裝置，其特征在于:所述夾緊裝置包括兩塊夾緊板和連接桿，兩塊夾緊板分別設(shè)置在兩密封塞的外端面，兩塊夾緊板之間通過連接桿相連，夾緊裝置用于壓裝夾緊筒狀反應(yīng)器兩端的密封塞。10.一種采用微生物的固定化裝置降解氯代烴的方法，其特征在于:步驟如下: 1)降解氯代烴復(fù)合菌的培養(yǎng)和固定化:采用權(quán)利要求1至9任一所述的固定化裝置，所述菌體培養(yǎng)器中加入NMS培養(yǎng)基，并接種降解氯代烴復(fù)合菌，向菌體培養(yǎng)器中通入碳源和氧氣的混合氣，所述碳源與氧氣的體積比為1:2?2:1，所述菌體培養(yǎng)器內(nèi)溫度控制在30?350C ；檢測菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值，當菌體培養(yǎng)器中菌液的OD值達到0.6?0.8時，通過驅(qū)動栗將菌體培養(yǎng)器中菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器進口端連接的連接管抽入固定化細胞反應(yīng)器中進行固定化，固定化后的菌液經(jīng)固定化細胞反應(yīng)器出口端連接的連接管流回菌體培養(yǎng)器中形成循環(huán)，直至固定化細胞反應(yīng)器中的填充料對降解氯代烴復(fù)合菌的吸附達到飽和； 2)氯代烴的降解:在菌體培養(yǎng)器中加入氯代烴，在溫度為20?25°C中進行保溫5?10分鐘;然后將步驟I中固定化細胞反應(yīng)器中菌液排出，將固定化細胞反應(yīng)器和菌體培養(yǎng)器的溫度均控制在30?35°C之間，穩(wěn)定2?3分鐘，將菌體培養(yǎng)器中配置的氯代烴溶液抽入固定化細胞反應(yīng)器中，同時向菌體培養(yǎng)器中通入氧氣，采用氣相色譜分別測量產(chǎn)生的生物氣和氯代烴濃度，直至氯代烴濃度不變。
【文檔編號】A62D3/02GK105969640SQ201610291818
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】艾鑠, 許俊洋, 趙天濤, 張鳳光, 邢志林, 陳新安
【申請人】寧波神籌環(huán)保設(shè)備有限公司