一种循环式重金属回收生物反应器的制作方法

本发明涉及环境科学领域，尤其涉及一种循环式重金属回收生物反应器。

背景技术：

随着工业的快速发展和城市现代化的进程加快，环境污染问题越来越严重，其中重金属污染是一个极其重要的环境保护问题。重金属离子主要是通过含有大量有价金属的工业废水（主要来源于冶炼、电解、电镀、制革、化工、纺织印染、陶瓷与无机颜料制造等等），城市生活废水以及各种矿山废水向自然环境中释放，并进一步通过食物链的传递对动植物造成円益严重的影响。重金属离子不仅会对人类的健康造成损害，同时会对自然界的生物造成危害。淡水或海洋中的水生生物对水体中的金属离子非常敏感，即使很低的浓度也会对其构成威胁，在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应。

重金属污染是一种蓄积性的慢性污染，是目前水体污染中最危险的潜在危害，由于具有持久性、生物富集和放大作用而一直受国内外环境学家的关注。重金属种类不同，在溶液中存在的形态各异，因而处理方法也不一样。目前已开发应用的废水处理方法主要有凝集-絮凝法、电化学法、离子交换法和膜过滤法，含砷废水的处理中主要使用化学法。而凝集-絮凝法、电化学法及化学法这些处理方法处理后都存在二次污染的问题，影响环境安全；而离子交换法和膜过滤法处理成本过高，不适于实际应用的推广，处理后污泥无法高效回收也容易发生二次污染。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、效率高的循环式重金属回收生物反应器。

为解决上述问题，本发明所述的一种循环式重金属回收生物反应器，其特征在于：该反应器包括填充有用于吸附重金属砷离子的化学无机材料吸附剂的生物吸附柱和填充有用来培养嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的9k培养基的生物培养柱；所述生物培养柱的上缘设有两个开口ⅰ，其下缘设有培养基接口；所述两个开口ⅰ中的一个连有管道ⅰ，另一个连有排气管ⅰ；所述培养基接口连有管道ⅱ；所述管道ⅰ经缓冲保温水箱ⅰ连有恒流泵ⅰ，该恒流泵ⅰ与所述管道ⅱ相连；所述生物吸附柱的的上缘设有一个连有管道ⅲ的开口ⅱ和连有排气管ⅱ的气压平衡口，其下缘设有一个开口ⅲ；所述开口ⅲ连有管道ⅳ；所述管道ⅲ经缓冲保温水箱ⅱ连有恒流泵ⅱ，该恒流泵ⅱ与所述管道ⅳ相连；所述管道ⅰ上设有三通管件ⅰ；所述管道ⅲ上设有三通管件ⅱ，该三通管件ⅱ与所述三通管件ⅰ通过管道ⅴ连接在一起；所述管道ⅴ连有水箱。

所述管道ⅰ、所述管道ⅲ、所述管道ⅴ上均设有开关。

所述缓冲保温水箱ⅰ中安装有温度感应器。

所述缓冲保温水箱ⅱ的顶部高于所述生物吸附柱的顶部。

所述缓冲保温水箱ⅰ的顶部高于所述生物培养柱的顶部。

所述生物吸附柱和所述生物培养柱的材质均为钢化玻璃。

所述管道ⅰ、所述管道ⅱ、所述管道ⅲ、所述管道ⅳ、管道ⅴ、排气管ⅰ、排气管ⅱ的材质均为不锈钢。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中设有填充有用于吸附重金属砷离子的化学无机材料吸附剂的生物吸附柱和填充有用来培养嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的9k培养基的生物培养柱，并通过恒流泵和缓冲保温水箱的作用达到吸附的目的。

2、本发明采用生物吸附法进行吸附，具有方便快捷、操作简单、成本低、能耗小、效率高、速度快以及易于回收等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：11—恒流泵ⅰ；12—恒流泵ⅱ；21—缓冲保温水箱ⅰ；22—缓冲保温水箱ⅱ；3—嗜酸性氧化亚铁硫杆菌；4—生物吸附柱；5—开关；61—排气管ⅰ；62—排气管ⅱ；7—生物培养柱。

具体实施方式

如图1所示，一种循环式重金属回收生物反应器，该反应器包括填充有用于吸附重金属砷离子的化学无机材料吸附剂的生物吸附柱4和填充有用来培养嗜酸性氧化亚铁硫杆菌3的9k培养基的生物培养柱7。

生物培养柱7的上缘设有两个开口ⅰ，其下缘设有培养基接口；两个开口ⅰ中的一个连有管道ⅰ，另一个连有排气管ⅰ61；培养基接口连有管道ⅱ；管道ⅰ经缓冲保温水箱ⅰ21连有恒流泵ⅰ11，该恒流泵ⅰ11与管道ⅱ相连。恒流泵ⅰ11可以将生物培养柱7中的9k培养基从底部的管道ⅱ泵到缓冲保温水箱ⅰ21。

生物吸附柱4的的上缘设有一个连有管道ⅲ的开口ⅱ和连有排气管ⅱ62的气压平衡口，其下缘设有一个开口ⅲ；开口ⅲ连有管道ⅳ；管道ⅲ经缓冲保温水箱ⅱ22连有恒流泵ⅱ12，该恒流泵ⅱ与管道ⅳ相连；管道ⅰ上设有三通管件ⅰ；管道ⅲ上设有三通管件ⅱ，该三通管件ⅱ与三通管件ⅰ通过管道ⅴ连接在一起；管道ⅴ连有水箱。

其中：管道ⅰ、管道ⅲ、管道ⅴ上均设有开关5。

缓冲保温水箱ⅰ21中安装有温度感应器，该温度感应器用来控制生物培养柱7中9k培养基的温度，使其温度在35℃，有利于生物培养柱7中嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的增殖。

缓冲保温水箱ⅱ22的顶部高于生物吸附柱4的顶部。

缓冲保温水箱ⅰ21的顶部高于生物培养柱7的顶部，使得缓冲保温水箱ⅰ21中的9k培养基依靠重力势能通过培养基接口重新流回生物培养柱7内，节约资源。

生物吸附柱4和生物培养柱7的材质均为钢化玻璃。

管道ⅰ、管道ⅱ、管道ⅲ、管道ⅳ、管道ⅴ、排气管ⅰ61、排气管ⅱ62的材质均为不锈钢。

本发明的使用方法：

⑴当生物培养柱7中的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌3培养好之后，关闭生物培养柱7上方开关5，打开三通管件ⅰ开关，关闭生物吸附柱4上方开关5（此开关在三通管件ⅱ之后），将生物培养柱7液体泵入生物吸附柱4中，待液体完全充满生物吸附柱4后，关闭生物培养柱7恒柱恒流泵ⅰ11，关闭三通管件ⅰ开关。

⑵保持生物吸附柱4上方开关5打开，打开生物吸附柱4恒流泵ⅱ12将生物吸附柱4液体泵到缓冲保温水箱ⅱ22中储存，待缓冲保温水箱ⅱ22注满后，重复⑴操作，使生物吸附柱4整个体系充满液体。此时生物培养柱7可自行运行下一次细菌培养，为下一次灌注做准备。也可以关闭。生物吸附柱4开始进行液体循环，利用细菌的吸附作用，将结合在生物吸附柱4吸附剂上的重金属离子洗脱下来，使吸附剂复性。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种循环式重金属回收生物反应器，该反应器包括生物吸附柱和生物培养柱。生物培养柱的上缘设有两个开口Ⅰ，其下缘设有培养基接口；两个开口Ⅰ中的一个连有管道Ⅰ，另一个连有排气管Ⅰ；培养基接口连有管道Ⅱ；管道Ⅰ经缓冲保温水箱Ⅰ连有恒流泵Ⅰ，该恒流泵Ⅰ与管道Ⅱ相连；生物吸附柱的上缘设有一个连有管道Ⅲ的开口Ⅱ和连有排气管Ⅱ的气压平衡口，其下缘设有一个开口Ⅲ；开口Ⅲ连有管道Ⅳ；管道Ⅲ经缓冲保温水箱Ⅱ连有恒流泵Ⅱ，该恒流泵Ⅱ与管道Ⅳ相连；管道Ⅰ上设有三通管件Ⅰ；管道Ⅲ上设有三通管件Ⅱ，该三通管件Ⅱ与三通管件Ⅰ通过管道Ⅴ连接在一起；管道Ⅴ连有水箱。本发明操作简单、成本低、效率高。

技术研发人员：陈朋;徐瑞祥;李素岳;王一青;王宁波;路广平;赵文斌
受保护的技术使用者：兰州博域生物科技有限责任公司
技术研发日：2017.06.20
技术公布日：2018.12.28