一種配制耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種配置耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器，主要用于提高菲降解菌的生長速率和降解活性，屬于利用微電場刺激提高微生物對環(huán)境有機污染物降解效率的技術領域。
【背景技術】
[0002]多環(huán)芳經(jīng)(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是由兩個或兩個以上苯環(huán)或雜環(huán)以線性、彎接、或簇聚的方式構成的混合物，是一類廣泛分布于環(huán)境中的疏水性有機污染物。PAHs具有高毒性、高生物富集性、難降解、分布廣的特點，且隨著苯環(huán)數(shù)量增加，其水溶性越低，脂溶性越強，在環(huán)境中存留時間越長，遺傳毒性越高，致癌性越強。隨著我國石油、煤炭的使用量日益增加，PAHs污染隨之日益嚴重。1999年我國16種PAHs年排放總量為9799噸，而2004年我國16種PAHs年排放總量激增到11.4萬噸，占全球PAHs排放總量的22%，且呈逐年遞增的趨勢。由于PAHs的生物難降解性和累積性，導致我國目前面臨日益嚴峻的PAHs污染，潛在危害可以持續(xù)數(shù)十年，因此，有效解決PAHs引起的環(huán)境污染問題非常急迫。
[0003]目前，治理PAHs污染的方法主要以生物修復為主，其中以微生物降解為主的生物修復技術具有成本低，操作簡便，無二次污染等優(yōu)點，是目前治理PAHs污染的最具有潛力的修復手段之一。但是傳統(tǒng)的微生物降解手段對于生物難降解及高毒性的有機污染物具有處理效果差、微生物馴化時間長的缺點，提高傳統(tǒng)微生物處理效率，降低使用成本，擴大適用面，是最有效的解決方法，而借助外加微電場等技術提高細胞活性，加速微生物對PAHs降解速率，是解決上述問題的重要手段之一。菲是一種含有三個苯環(huán)的PAHs，在環(huán)境中分布廣、難生物降解，常被作為研究PAHs的模式污染物。
[0004]微電場-微生物耦合技術是一種新型廢水處理技術，將微電場電催化與常規(guī)微生物生物處理方法相結(jié)合，實現(xiàn)微電場催化作用強化微生物處理廢水的性能。研究發(fā)現(xiàn)，適當強度的微電場刺激作用可以提高微生物某些有利于目標污染物降解的生物酶活性，提高微生物的代謝能力，達到有利于微生物降解目標污染物的目的。
[0005]近年來，不同構型的微電場-微生物反應器紛紛問世，國內(nèi)外學者對微電場-微生物反應器進行系統(tǒng)研究和改進。但目前的反應器存在電子傳遞效率低，微生物與電場接觸不充分，使得在應用過程中出現(xiàn)效率低和穩(wěn)定性差的缺點。因此，本專利開發(fā)了一種耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器，通過改進電極的形狀及分布方式，使得微生物與電極接觸更加充分，提高了電子傳遞效率，進而明顯提高了 PAHs降解菌對菲的降解效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術存在的缺點，而提供一種配置耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器，用于菲降解菌處理含菲(PAHs)廢水；該反應器通過改進電極的形狀及分布方式，使得微生物與電極接觸更加充分，提高了電子傳遞效率，對菲降解菌有刺激作用；可以提高菲降解菌的生長活性和對菲的降解效率。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]—種配置耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器，包括反應器主體，和位于反應器主體外部的高精度支流穩(wěn)壓電源、曝氣及氣體控制系統(tǒng)、輸水軟管、磁力驅(qū)動循環(huán)栗、外循環(huán)加熱器和磁力驅(qū)動攪拌器；其特征在于，所述的反應器主體內(nèi)具有一個呈筒狀的陰極和一個棒狀的陽極，陰極和陽極均為石墨電極，陰極位于反應器主體底部，陽極由陽極固定支架固定于陰極內(nèi)的軸心處且不接觸陰極，從而使陰極和陽極呈“周圍式”分布；所述的陰極、陽極通過導線與高精度支流穩(wěn)壓電源連接，三者形成回路構成微電場發(fā)生裝置；所述的反應器主體位于磁力攪拌器臺面上，反應主體外壁的上部和下部各具有一個接口，外循環(huán)加熱器通過磁力驅(qū)動循環(huán)栗與下部接口相連、通過輸水軟管與上部接口相連，水流自下而上與反應器主體相連構成閉合外循環(huán)加熱回路。
[0009]優(yōu)選的，所述的陰極，筒狀石墨電極的表面帶有均勻分布的27個孔篩，這些篩孔一方面可以增加電極與微生物接觸的比表面積，另一方面也可以增加體系的傳質(zhì)效率，此夕卜，篩孔對曝氣產(chǎn)生的氣泡還具有一定的剪切力，可以提高系統(tǒng)的溶氧效率。
[0010]優(yōu)選的，所述的棒狀陽極的規(guī)格為直徑IcmX長7.5cm，筒狀陰極規(guī)格為內(nèi)徑5cmX外徑6cmX高7.5cm，陰極表面篩孔的規(guī)格為半徑0.5cmX孔間距2cm。
[0011]優(yōu)選的，所述的反應器主體為柱狀的夾層玻璃燒杯，反應器主體的規(guī)格為內(nèi)徑6.5cmX外徑9cmX高20cm，總體積為650ml，有效體積為300ml。
[0012]優(yōu)選的，所述的反應器主體頂部裝有反應器密封蓋，反應器密封蓋的中心處有陽極連接口，陽極連接口周圍依次分布有取樣口、出氣口及陰極連接口 ；所述的陽極連接口規(guī)格為內(nèi)徑1cm，出氣口規(guī)格為內(nèi)徑0.5cm、取樣口規(guī)格為內(nèi)徑0.2cm、陰極連接口規(guī)格為內(nèi)徑0.2cm0
[0013]優(yōu)選的，所述的磁力驅(qū)動攪拌器還配有攪拌子，攪拌子規(guī)格為長4cmX高1cm。
[0014]優(yōu)選的，所述的高精度穩(wěn)壓電源為直流電源，該直流電源是由交流電轉(zhuǎn)換為直流電的穩(wěn)壓直流電源，直流電場對微生物的刺激作用比交流電場更顯著，電壓控制在0.1Vcm 1-0.5V cm 1之間，低于0.1Vcm 1的電場對菲降解菌的生長活性無顯著影響，而高于0.5Vcm 1的電場會抑制菲降解菌的生長。
[0015]優(yōu)選的，所述的曝氣及氣體控制系統(tǒng)包括空氣栗、無菌濾膜、體流量計和氣體分布器，氣體分布器規(guī)格為直徑IcmX高1.5_;所述的空氣栗為40)-003電磁式空氣栗，無菌濾膜為0.20um PTFE無菌濾膜，氣體流量計為LZB-4WB雙環(huán)玻璃轉(zhuǎn)子流量計。
[0016]優(yōu)選的，所述的氣體分布器位于反應器主體的底部，曝氣及氣體控制系統(tǒng)通過氣體分布器與反應器主體相通。
[0017]本發(fā)明所述反應器包括五大部分，分別為微電場發(fā)生系統(tǒng)、反應器主體、曝氣及氣體控制系統(tǒng)、外循環(huán)溫度控制系統(tǒng)和磁力驅(qū)動攪拌系統(tǒng)；其中，所述微電場發(fā)生系統(tǒng)包括高精度直流穩(wěn)壓電源、陽極支架、導線、陰極和陽極，高精度直流穩(wěn)壓電源在陽極和陰極間施加電場；所述曝氣及氣體控制系統(tǒng)由電磁式空氣栗、無菌濾膜、氣體流量計及氣體分布器依次連接組成；所述外循環(huán)溫度控制系統(tǒng)由輸水軟管、磁力驅(qū)動循環(huán)栗和外循環(huán)加熱器組成，采用外循環(huán)水浴加熱的形式，利用磁力驅(qū)動循環(huán)栗(MP-10RN磁力驅(qū)動循環(huán)栗)將外循環(huán)水由下而上輸送到反應器主體夾層中；所述磁力驅(qū)動攪拌系統(tǒng)由磁力驅(qū)動攪拌器和攪拌子構成。
[0018]本實用新型的反應器配置耦合微電場發(fā)生裝置，通過微電場與菲降解菌的耦合，利用微電場對菲降解菌的刺激作用，在菲濃度為0.01%、培養(yǎng)7天的條件下，使菲降解菌的生長活性提高了 22%，對菲的降解效率增加了 26%。所以，這種微電場-微生物耦合技術在微生物修復領域具有較高的應用價值。
【附圖說明】
[0019]圖1:本實用新型耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器結(jié)構示意圖；
[0020]圖2:本實行新型反應器的反應器主體及電極分布橫截圖；
[0021]圖3:本實行新型反應器的電極形狀示意圖；
[0022]圖4:本實行新型反應器的反應器頂部結(jié)構俯視圖；
[0023]其中，1、高精度支流穩(wěn)壓電源，2、陽極固定支架，3、導線，4、反應器主體，5、陰極，6、陽極，7、氣體分布器，8、曝氣及氣體控制系統(tǒng)，9、取樣口，10出氣口，11、反應器密封蓋，12、輸水軟管，13、磁力驅(qū)動循環(huán)栗，14、外循環(huán)加熱器，15、磁力驅(qū)動攪拌器，16、陰極連接口，17、陽極連接口。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型的耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器的結(jié)構及使用方法進行詳細的描述。
[0025]—種配置耦合微電場發(fā)生裝置的好氧微生物反應器，包括五大部分，分別為微電場發(fā)生系統(tǒng)、反應器主體、曝氣及氣體控制系統(tǒng)、外循環(huán)溫度控制系統(tǒng)和磁力驅(qū)動攪拌系統(tǒng)。反應器主體4外部設有高精度直流穩(wěn)壓電源1、曝氣及氣體控制系統(tǒng)8、磁力驅(qū)動循環(huán)栗13、外循環(huán)加熱器14和磁力驅(qū)動攪拌器15。反應器主體4內(nèi)具有一個陰極5和一個陽極6，陽極由陽極支架2固定于陰極內(nèi)的軸心處且不接觸陰極，從而使陰極和陽極呈“周圍式”分布；陰極、陽極通過導線3與高精度支流穩(wěn)壓電源I連接，三者形成回路構成微電場發(fā)生系統(tǒng)。曝氣及氣體控制系統(tǒng)8由電磁式空氣栗、無菌濾膜、氣體流量計及氣體分布器7依次連接組