本實(shí)用新型涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用微生物降解高氯酸鹽的裝置。

背景技術(shù)：

高氯酸鹽具有強(qiáng)氧化性和高穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事和工業(yè)領(lǐng)域。加之其溶解性強(qiáng)，遷移速度快，未經(jīng)處理的高氯酸鹽排放入環(huán)境中后，經(jīng)過一系列遷移轉(zhuǎn)化，很容易造成大范圍的污染。目前，在地下水、飲用水、茶葉、肉制品、谷物、果蔬、飲料等食品中均檢測(cè)出了高氯酸鹽。高氯酸鹽毒理研究表明，其能夠干擾人體甲狀腺的正常功能，影響人體的發(fā)育。尤其會(huì)對(duì)新生兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)和大腦組織的發(fā)育造成不可逆的影響。美國(guó)科學(xué)院建議飲用水中高氯酸鹽含量不能超過24.5 μg/L。2015年5月26日，歐洲食品安全局根據(jù)健康人群甲狀腺碘攝入產(chǎn)生抑制作用的含量，設(shè)定了每公斤體重每天0.3μg的每日容許攝入量。

微生物在酶的作用下將ClO₄^-逐級(jí)降解為Cl^-和O₂，是目前最有希望獲得大規(guī)模應(yīng)用的修復(fù)技術(shù)。該方法通常以醋酸鹽、乙醇和乳酸鹽等外加有機(jī)物作為電子供體，可以有效的實(shí)現(xiàn)高氯酸鹽還原菌對(duì)高氯酸鹽的降解，但投加量不易控制，且易造成二次污染。目前常用的兩種緩釋碳源的微生物載體中，生物陶粒質(zhì)輕，比表面積大，有利于微生物的附著，但碳源分布不均勻；現(xiàn)有技術(shù)中的可降解聚合物（BDPs）如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚烯烴淀粉材料、聚β-羥基丁酸酯（PHB）、聚乙酸丙酯（PCL）、質(zhì)子化交聯(lián)殼聚糖小球、交聯(lián)殼聚糖季銨鹽顆粒等，能源源不斷提供碳源，隨著材料的降解，提供更多的比表面積供微生物附著，但比重較大。此外，目前分離得到的絕大多數(shù)高氯酸鹽降解菌為厭氧菌，因此在菌體馴化過程中，保持反應(yīng)器內(nèi)的無氧環(huán)境至關(guān)重要。通常采用曝氮?dú)饣蛳蚍磻?yīng)器中投加除氧劑的方式來解決溶解氧的問題，曝氮?dú)怆m然能解決反應(yīng)器中的溶氧問題，但高氯酸鹽被降解菌還原過程中持續(xù)產(chǎn)生氧氣，需不斷曝氮?dú)?，成本明顯增加；投加除氧劑也能避免溶解氧過高的問題，但投加量不易控制，且需進(jìn)行多次添加，難以維持反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有微生物馴化過程中出現(xiàn)的碳源投加造成二次污染，反應(yīng)器內(nèi)氧氣去除不徹底的問題，進(jìn)而提供一種利用微生物降解高氯酸鹽的裝置，將外覆可降解聚合物（BDPs）的多孔懸浮陶粒作為微生物載體，可降解聚合物為一方面為微生物長(zhǎng)效緩釋碳源，同時(shí)其降解為微生物生長(zhǎng)提供更大附著面，又能在水中懸浮。同時(shí)維持反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境，借助體系內(nèi)氣體的循環(huán)作用實(shí)現(xiàn)對(duì)待處理高氯酸鹽廢水的攪拌，降低運(yùn)行成本。

本實(shí)用新型提供的一種利用微生物降解高氯酸鹽的裝置，包括一個(gè)反應(yīng)器主體，頂端設(shè)有排氣管、上端設(shè)有進(jìn)水口，下端設(shè)有采樣口，底端設(shè)有排水口，反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣裝置。其特征在于，反應(yīng)器內(nèi)填充可作為碳源和微生物載體的多孔懸浮陶粒，反應(yīng)器外部設(shè)有氣體循環(huán)裝置，包括充氣裝置、除氧裝置和氣體儲(chǔ)存裝置，除氧裝置位于氣體儲(chǔ)存裝置上方。

所述可降解聚合物（BDPs）由PLA、PBS等固相碳源，混合微量元素、除氧劑等交聯(lián)制成，包覆于多孔懸浮陶粒外表面。緩釋碳源和微量元素，其降解增加了微生物的附著面，同時(shí)可懸浮于水中。

所述的多孔懸浮陶粒，含有陶?？祝⒂煽山到饩酆衔铮˙DPs）包覆。

所述除氧裝置通過排氣管與反應(yīng)器相連，反應(yīng)器內(nèi)高氯酸鹽還原過程中產(chǎn)生的氧氣與曝入的氮?dú)獾幕旌蠚怏w首先經(jīng)由除氧裝置，將體系中的氧氣去除。

所述充氣裝置通過管路與氣體儲(chǔ)存裝置連通，管路上的控制閥控制充入氮?dú)獾牧浚撗b置的目的是排除反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧，及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

所述氣體儲(chǔ)存裝置位于除氧裝置下方，目的是將氣體收集儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)的氣體循環(huán)。

所述曝氣裝置包括曝氣管和曝氣頭，連接氣體儲(chǔ)存裝置和曝氣裝置的管路上設(shè)有曝氣泵、控制開關(guān)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)，流量計(jì)用調(diào)節(jié)曝氣流量。

所述排水口和采樣口上設(shè)有濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔徑小于反應(yīng)器中多孔懸浮陶粒的孔徑，避免懸浮陶粒排出反應(yīng)器。

所述溫度控制裝置，嵌在反應(yīng)器壁內(nèi)，用于維持設(shè)定的反應(yīng)溫度。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.外覆可降解聚合物（BDPs）的多孔懸浮陶粒能作為微生物附著生長(zhǎng)的載體，提供有機(jī)碳源和電子供體，避免了高氯酸鹽降解過程中碳源缺乏或外加碳源過量造成二次污染。

2.反應(yīng)器外部設(shè)有除氧裝置，能將從反應(yīng)器中排出的混合氣體進(jìn)行處理，維持反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境。

3.通過氮?dú)庠诜磻?yīng)器中的循環(huán)流動(dòng)，起到攪拌的作用，不僅提高了氮?dú)獾睦寐剩瑫r(shí)避免了機(jī)械攪拌的不利影響。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型的一種利用微生物降解高氯酸鹽的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，反應(yīng)器1，進(jìn)水口2，控制開關(guān)3，多孔懸浮陶粒4，排氣管5，除氧裝置6，氣體儲(chǔ)存裝置7，充氣裝置8，控制閥9，曝氣裝置10，曝氣管10-1，曝氣頭10-2，曝氣泵11，轉(zhuǎn)子流量計(jì)12，采樣口13，排水口14，溫度控制裝置15。

圖2為本實(shí)用新型的多孔懸浮陶粒結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，陶粒孔4-1，可降解聚合物（BDPs）4-2。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例所述的一種利用微生物降解高氯酸鹽的裝置，包括反應(yīng)器1，頂端設(shè)有排氣管5、上端設(shè)有進(jìn)水口2，下端設(shè)有采樣口13，底端設(shè)有排水口14，反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣裝置10。其特征在于，反應(yīng)器內(nèi)填充可作為碳源和微生物載體的多孔懸浮陶粒4，反應(yīng)器外部設(shè)有氣體循環(huán)裝置，包括充氣裝置8、除氧裝置6和氣體儲(chǔ)存裝置7，除氧裝置6位于氣體儲(chǔ)存裝置上方7。

所述多孔懸浮陶粒4提高了填料的比表面積，有利于微生物的附著，孔內(nèi)填充有碳源和微量元素，為微生物的生長(zhǎng)提供有機(jī)碳源和電子供體和微量元素。

所述除氧裝置6通過排氣管5與反應(yīng)器1相連，反應(yīng)器1內(nèi)高氯酸鹽還原過程中產(chǎn)生的氧氣與曝入的氮?dú)獾幕旌蠚怏w首先經(jīng)由除氧裝置，將體系中的氧氣去除。

所述充氣裝置8通過管路與氣體儲(chǔ)存裝置7連通，管路上的控制閥控制充入氮?dú)獾牧浚撗b置的目的是排除反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧，及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

所述氣體儲(chǔ)存裝置7位于除氧裝置6下方，目的是將氣體收集儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)的氣體循環(huán)。

所述曝氣裝置10包括曝氣管10-1和曝氣頭10-2，連接氣體儲(chǔ)存裝置7和曝氣裝置10的管路上設(shè)有曝氣泵11、控制開關(guān)3和轉(zhuǎn)子流量計(jì)12，流量計(jì)用調(diào)節(jié)曝氣流量。

所述排水口14和采樣口13上設(shè)有濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔徑小于反應(yīng)器中多孔懸浮陶粒4的孔徑，避免懸浮陶粒排出反應(yīng)器。

所述溫度控制裝置15，嵌在反應(yīng)器壁內(nèi)，用于維持設(shè)定的反應(yīng)溫度。

該裝置的工作過程為：通過進(jìn)水口2向反應(yīng)器中加入高氯酸鹽廢水后，加入高氯酸鹽降解菌和多孔懸浮陶粒4，啟動(dòng)充氣裝置8，通過曝氣裝置10持續(xù)向反應(yīng)器中曝氮?dú)?，來趕盡水中的溶解氧及反應(yīng)器內(nèi)殘留的氧氣，調(diào)節(jié)溫度控制裝置15，維持適合微生物生長(zhǎng)的溫度。體系內(nèi)的氣體經(jīng)排氣管5，進(jìn)入除氧裝置6，將氧氣去除，無氧氣體儲(chǔ)存在氣體儲(chǔ)存裝置7中，待儲(chǔ)存至一定量時(shí)，停止充氣裝置向曝氣裝置曝氣。打開曝氣泵11，控制開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)12，開始由氣體儲(chǔ)存裝置向曝氣裝置中曝氣，高氯酸鹽廢水和多孔懸浮陶粒被攪動(dòng)。定時(shí)從采樣口13取樣監(jiān)測(cè)，經(jīng)過幾個(gè)馴化周期，待高氯酸鹽被還原為Cl^-和O₂的效果穩(wěn)定后，馴化結(jié)束，進(jìn)而開始進(jìn)行高氯酸鹽水體的降解，凈化后的水從排水口14排出。

本裝置不僅可用于地表水、地下水、生活污水及工業(yè)廢水等各類受高氯酸鹽污染水體的治理，而且還可以用于茶園灌溉水的預(yù)處理，對(duì)茶園高氯酸鹽污染起到防控作用。