一种球状微生物载体的制备装置的制作方法

本实用新型涉及水处理领域，特别是涉及一种球状微生物载体的制备装置。

背景技术：

在工业废水、生活污水处理中，生化处理技术相比其他处理技术而言更为经济，技术也更为成熟，但存在着菌体浓℃难以持续提高、易流失、被淘汰等问题，而将特定的微生物菌体固定在某种载体中成为了一种行之有效的解决办法。目前应用较多的有吸附固定法和包埋固定法两种，包埋固定法相较于吸附固定法更容易活化菌体且稳定性更强。喷雾干燥造粒、挤压造粒、流化床干燥造粒、冷冻干燥造粒均是现有的方法，用于将包埋固定化载体成型的方法主要有块体成型、管成形、片成形，这几种成型的载体再经过切割形成较小的块状粒体，而滴液造粒成型的载体直接成为球形或椭球形粒体。将生物载体置于生化水处理反应器中应用时，生物载体相互碰撞摩擦，块状粒体由于棱角分明磨损率较大，强度降低，使用年限受到影响。球形、椭球形粒体更能保持本身形体不变，磨损率较低、能够保持较长时间的强度。

目前能够做到批量化生产的球状微生物载体的制备装置尚未见报道。

技术实现要素：

本实用新型目的是，解决球状微生物载体制备的技术问题，提供一种球状微生物载体的制备装置，制作球状微生物载体，使得该载体在应用时具有较好的稳定性及持久性，利于微生物载体整体发挥功效，保证微生物载体使用寿命和效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种球状微生物载体的制备装置，包括胶体溶解单元、菌胶混合单元、液滴造粒器和固定液单元；胶体溶解单元、菌胶混合单元、液滴造粒器通过管道依次连接，胶体溶解单元是一设有加热器的容器，胶体溶解单元、菌胶混合单元、固定液单元内均设有搅拌器；液滴造粒器置于固定液单元上方。

所述的液滴造粒器底部均匀开孔，孔径1mm～10mm，内置旋转刮泥板。旋转刮泥板贴近造粒器底部均匀开孔面，菌胶混合液通过均匀开孔面靠重力滴下后，形成球状液滴，落入下方的固定液中，固定化成固体颗粒。尤其是适用于2mm～5mm粒径的造粒。

胶体溶解单元溶解载体物质为聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、水，聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅与水的质量比为5～8：0.3～0.6：0.4～0.8：100。

所述的固定化溶液含有硼酸、三氧化二铝、碳酸氢钠，硼酸、三氧化二铝与水的质量比为10～15：0.5～1：250。碳酸氢钠调节固定液的pH值，使固定液的pH处于3-5。

所述的胶体与微生物菌体混合时的温度降至45℃以下。

所述的微生物菌体投加量为胶体溶液质量的1％～5％。

所述的菌胶液滴在固定液中固化成球后，即转移至2～15℃的环境中继续固定12h以上。

本实用新型构建一套由胶体溶解单元、菌胶混合单元、液滴造粒器和固定液单元组成的装置，在胶体溶解单元通过加热将载体物质溶解成胶体；胶体进入菌胶混合单元降温后与微生物菌体混合；混合好后的菌胶混合液通过液滴造粒器形成均匀的球状液滴滴入固定液单元中；球状液滴在固定液单元内聚合凝胶化成固体的球状微生物载体。

所述的载体物质为聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅，在胶体溶解单元将这些物质溶于水，因聚乙烯醇、海藻酸钠在常温下较难溶解，可采用水浴或者油浴加热的方式对其进行加热溶解，水浴和油浴的温度可设置达到100℃及以上，但是内部胶体溶液的温度需控制在99℃以下，以免胶体沸腾溅出。该温度可通过设置温度传感器进行自动控制。二氧化硅可与聚乙烯醇、海藻酸钠一起在胶体溶解单元内溶解，也可在菌胶单元内待胶体溶液降温后进行混合溶解。聚乙烯醇含量占水质量的5％～8％，海藻酸钠含量占水质量的0.3％～0.6％，二氧化硅含量占水质量的0.4％～0.8％。

所述的固定液是硼酸、三氧化二铝、碳酸氢钠的一种或几种溶于水而成。其中，硼酸的含量为水质量的4％～8％，三氧化二铝含量为水质量的0.5％～1％，碳酸氢钠主要用于调节固定液的pH值，使固定液的pH处于4左右。因为硼酸溶液的溶解℃随温度变化而变化，在气温较低的情况下，硼酸溶液不易溶解，可通过加热搅拌使之溶解。但是在球状液滴滴入固定液单元时，固定液温度应在30℃以下。因为球状液滴的胶体在接触高温固定液时，瞬间在表面形成了一层具有较高强℃的致密保护层，阻隔了液滴内部与固定液的正常聚合凝胶化，形成的球状载体内部有部分胶体不能够凝胶化为固体，在球状载体应用于水处理时会导致液体胶体排出载体外流失。

若菌胶混合液中菌体的比重较大或较小，则在长时间的造粒过程中菌胶混合液易产生分层现象，使得菌胶混合液不均匀，且部分菌体颗粒易堵住孔口造成堵塞，因此在液滴造粒器内部设置了刮泥板以解决此类问题。

所述的胶体溶解单元的胶体溶液在刚进入菌胶混合单元时温度较高，在将微生物菌体加入胶体溶液进行混合前，需将胶体溶液的温度降至45℃以下以保证微生物菌体的活性。

所述的微生物菌体投加量为胶体溶液质量的1％～5％。所述的菌胶液滴滴入固定液后，置于2～15℃下固定12h以上，即完成载体的制备。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用一种低成本高效设备制备球状微生物载体，使得该载体在应用时具有较好的稳定性及持久性。本实用新型的球状微生物载体的制备装置，是在固定化溶液中将微生物包埋固定化的载体制造方法，通过造粒器使混合溶解好的含有微生物和凝胶的溶液形成球状液滴滴入固定化溶液中，聚合凝胶化成固定的球状微生物载体。通过上述方式，本实用新型能够用一种低成本高效处理并批量化制备的方法来制作球状微生物载体，使得该载体在应用时具有较好的稳定性及持久性。

附图说明

图1是本实用新型一种球状微生物载体的制备装置立体结构示意图；

图2是一种球状微生物载体的制备方法及其装置所示的工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1和图2，附图中各部件的标记如下：(1)胶体溶解单元；(2)菌胶混合单元；(3)液滴造粒器；(4)固定液单元；(5)蠕动泵；(6)温度计；(7)阀门；(8)搅拌桨；(9)支架。本实用新型实施例：

胶体溶解单元(1)通过加热将载体物质溶解成胶体，在本实施例中，将100L水放入胶体溶解单元(1)内，再加入7％(质量百分比，下同)聚乙烯醇、0.5％海藻酸钠、0.7％二氧化硅，采用了油浴加热的方式对胶体溶解单元(1)进行加热溶解，油浴的温度为130℃，内部胶体溶液的温度为98℃。在此条件下，载体物质完全溶解需3～4个小时。在该步进行的同时，将250L水放入固定液单元(4)内，加入7％的硼酸溶液、0.8％的三氧化二铝搅拌完全溶解，用碳酸氢钠将溶液pH调至4。

其次，待溶液完全溶解后，通过阀门(7)将溶液通过管道放入菌胶混合单元(2)。在此单元内，待溶液冷却至40℃，将4kg的硝化菌加入菌胶混合单元(2)搅拌混合均匀。

再次，通过蠕动泵(5)将混合后的菌胶混合液提升至液滴造粒器(3)中，液滴造粒器(3)的开孔形式为60℃错排，孔径为4mm。菌胶混合液通过液滴造粒器(3)滴入固定液中，瞬间形成球状颗粒。最后，待菌胶混合液全部滴入固定液单元(4)后，将之转移至2～8℃的冷库中固定24小时。

球状微生物载体的制备需要三个步骤，首先在胶体溶解单元(1)通过加热将载体物质溶解成胶体，在本实施例中，将100L水放入胶体溶解单元(1)内，再加入5.5％(质量百分比，下同)聚乙烯醇、0.4％海藻酸钠、0.5％二氧化硅，采用了油浴加热的方式对胶体溶解单元(1)进行加热溶解，油浴的温度为120℃，内部胶体溶液的温度为98.5℃。在此条件下，载体物质完全溶解需3～4个小时。在该步进行的同时，将250L水放入固定液单元(4)内，加入5％的硼酸溶液、0.6％的三氧化二铝搅拌完全溶解，用碳酸氢钠将溶液pH调至4。

其次，待溶液完全溶解后，通过阀门(7)将溶液放入菌胶混合单元(2)。在此单元内，待溶液冷却至40℃，将2kg的硝化菌加入菌胶混合单元(2)搅拌混合均匀。

再次，通过蠕动泵(5)将混合后的菌胶混合液提升至液滴造粒器(3)中，液滴造粒器(3)的开孔形式为60℃错排，孔径为2mm。菌胶混合液通过液滴造粒器(3)滴入固定液中，瞬间形成球状颗粒。最后，待菌胶混合液全部滴入固定液单元(4)后，将之转移至8～12℃的冷库中固定15小时。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。