公布日：2023.10.27

申請日：2023.08.03

分類號：C12M1/24(2006.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C12M1/04(2006.01)I;C12M1/00(2006.01)I

摘要

本發(fā)明公開了一種適用于沼液與廢水處理的一體式生物反應(yīng)器，其包括，循環(huán)設(shè)置的多組豎直設(shè)置的培養(yǎng)組件；組合后所有培養(yǎng)組件結(jié)合處密封設(shè)置；一組培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與兩段弧形管；通過弧形管實現(xiàn)豎直管的連接，每四根管一個循環(huán)，如此循環(huán)；當(dāng)僅有一組培養(yǎng)組件時，設(shè)置2根豎直管與1根弧形管；使用時可以根據(jù)需要的培養(yǎng)容積選定培養(yǎng)組件的組數(shù)，設(shè)置支撐并維持培養(yǎng)組件組合后呈豎直狀態(tài)的固定架，及完成管路液體循環(huán)的循環(huán)水泵及回水管；另外設(shè)置彈簧伸縮軟管的方式實現(xiàn)生物反應(yīng)器各個部件的快拆與快裝，針對藻類培養(yǎng)可通過調(diào)暗弧形管的方式實現(xiàn)光線調(diào)節(jié)。還可將出氣口結(jié)合重新回到進(jìn)氣泵，完成氣體回收再利用。

權(quán)利要求書

1.一種適用于沼液與廢水處理的一體式生物反應(yīng)器，其包括，循環(huán)設(shè)置的1-多組豎直設(shè)置的培養(yǎng)組件；組合后所有培養(yǎng)組件結(jié)合處密封設(shè)置；其特征在于，當(dāng)設(shè)置多組培養(yǎng)組件時，一組培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與兩段弧形管；兩根豎直管定義為第一豎直管與第二豎直管；兩段弧形管定義為上方弧形管與下方弧形管；每組培養(yǎng)組件通過將第一豎直管，第二豎直管，上方弧形管與下方弧形管按照順序組裝，上方弧形管設(shè)置在當(dāng)組的第一豎直管與第二豎直管之間的上方；下方弧形管設(shè)置在當(dāng)組的第二豎直管與下一組的第一豎直管之間的下方，如此循環(huán)；最后一組培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與一根弧形管；當(dāng)僅設(shè)置一組所述培養(yǎng)組件時，培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與一根弧形管；還包括固定架，支撐并維持培養(yǎng)組件組合后的豎直狀態(tài)；反應(yīng)器還包括，循環(huán)水泵用于為培養(yǎng)組件內(nèi)的液體提供循環(huán)動力；回水管，用于與生物反應(yīng)器結(jié)合構(gòu)成完成的液體循環(huán)路徑；組合后邊緣的兩根豎直管分別結(jié)合循環(huán)水泵及回水管；組合后用于生物體培養(yǎng)；回水管第一端與循環(huán)水泵結(jié)合，回水管第二端與培養(yǎng)組件的豎直管結(jié)合；每組培養(yǎng)組件為相同的培養(yǎng)組件，且第一豎直管與第二豎直管相同；初始的培養(yǎng)組件中的第一豎直管結(jié)合循環(huán)水泵；末尾的培養(yǎng)組件中的第二豎直管結(jié)合回水管；且都設(shè)置在相對培養(yǎng)組件的下方；上方弧形管下端與下方弧形管上端端部朝向與第一豎直管與第二豎直管一致；弧形管為半圓形管或U型管；一個循環(huán)培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)置一個循環(huán)水泵；且設(shè)置連通培養(yǎng)組件的弧形管與回水管的連通管，連通管上設(shè)置出料開關(guān)閥；另設(shè)置連接管一，循環(huán)水泵與第一側(cè)邊緣的豎直管通過連接管一連接；設(shè)置連接管二，回水管與第二側(cè)的豎直管通過連接管二連接；連通管與豎直管方向一致；在每一個下方弧形管下方中部伸出連通管，每個連通管設(shè)置一個出料開關(guān)閥；在每兩個下方弧形管間的回水管上設(shè)置一個可開閉閥；弧形管全部或者部分設(shè)置非透明部分，豎直管透明，用于實現(xiàn)整個反應(yīng)器的管路呈現(xiàn)明暗交替的形式；弧形管設(shè)置為與豎直管材料一致的管體，通過在弧形管外側(cè)噴涂涂層或者貼附非透明環(huán)貼方式實現(xiàn)回水管暗管部分的構(gòu)建；或者，豎直管整體設(shè)置為透明管，弧形管整體設(shè)置為非透明管，豎直管與弧形管的材料不同；每根豎直管都對應(yīng)設(shè)置一個帶有進(jìn)氣管開口的曝氣結(jié)構(gòu)，曝氣結(jié)構(gòu)設(shè)置在豎直管下方與連接管一、連接管二或弧形管的結(jié)合處；曝氣結(jié)構(gòu)為一個中部帶有曝氣面的曝氣盤；固定架包括多根設(shè)置在豎直管周圍的垂直桿，每四根垂直桿包圍一根豎直管，布局在一條直線上的兩個相鄰豎直管間的兩根垂直桿共用；在垂直桿上設(shè)置連接4根垂直桿的水平架；針對一個豎直管對應(yīng)區(qū)域，水平架至少上下各設(shè)置一個，在上方設(shè)置一個上方水平支架，用于固定上方弧形管下端部；在下方設(shè)置一個下方水平架，用于固定下方弧形管上端部；設(shè)置彈性伸縮軟管，所述彈性伸縮軟管第一端與曝氣盤結(jié)合，所述彈性伸縮軟管第二端與豎直管結(jié)合，通過彈性伸縮軟管的彈性實現(xiàn)豎直管與上方弧形管與下方弧形管及曝氣盤的緊密接觸；曝氣盤設(shè)置在彈性伸縮軟管與下方弧形管之間；使得一個方向按壓實現(xiàn)豎直管的組裝，相反方向按壓實現(xiàn)曝氣盤的設(shè)置；彈性伸縮軟管包括軟質(zhì)管，包裹在軟質(zhì)管外側(cè)的伸縮彈簧,及固定彈簧兩端位置的固定結(jié)構(gòu),固定結(jié)構(gòu)為設(shè)置在軟質(zhì)管兩端的硬質(zhì)環(huán)；組合前，彈性伸縮軟管與下方弧形管結(jié)合，并將下方弧形管固定設(shè)置在下方水平架上，彈性伸縮軟管以伸展?fàn)顟B(tài)設(shè)置；上方弧形管固定在上方水平架上；彈性伸縮軟管伸展?fàn)顟B(tài)下，上方弧形管下方端部與下方彈性伸縮軟管端部的距離小于豎直管的高度；彈性伸縮軟管完全壓縮狀態(tài)下，上方弧形管與下方彈性伸縮軟管端部的距離大于豎直管的高度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，曝氣結(jié)構(gòu)的尺寸與豎直管一致，在上方的弧形管上設(shè)置出氣管，用于氣體排出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器設(shè)置一個連通橫管，連通所有上方出氣管，連通橫管與氣泵及所有的進(jìn)氣管連通，形成一個封閉氣體循環(huán)，使氣體在培養(yǎng)系統(tǒng)循環(huán)；曝氣面與進(jìn)氣管開口連通，進(jìn)氣管開口與進(jìn)氣泵連通；曝氣盤上的曝氣面與進(jìn)氣管一體水平設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，水平架包括連接桿與連接桿內(nèi)部的固定環(huán)，固定環(huán)內(nèi)部為固定孔，用于固定弧形管。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，固定孔與上方弧形管下方端部與下方弧形管上方端部尺寸適配，固定孔外側(cè)壁設(shè)置位置鎖死結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，上方水平架與下方水平架上的固定孔外部都設(shè)置位置鎖死結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，在一根豎直管與其他結(jié)構(gòu)的結(jié)合處至少設(shè)置一個限位管，限位管內(nèi)徑與上方弧形管、下方弧形管和豎直管的外徑一致，在限位管內(nèi)設(shè)置密封膠圈。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，還設(shè)置中間水平架；中間水平架上的固定孔設(shè)置在彈性伸縮軟管的外圍，固定孔不會限制彈性伸縮軟管的伸縮動作，但其避免彈性伸縮軟管的水平晃動。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其特征在于，設(shè)置兩個伸縮彈簧，兩個伸縮彈簧在中間位置結(jié)合的一個硬質(zhì)凸出環(huán)上，或者設(shè)置一個伸縮彈簧，將伸縮彈簧的中部固定在中間水平架的固定環(huán)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，彈性伸縮軟管第一端設(shè)置一段限位管，其他結(jié)合處都設(shè)置法蘭盤，豎直管伸入限位管后進(jìn)行按壓，通過對應(yīng)的法蘭盤對接實現(xiàn)培養(yǎng)組件的組裝。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任意一項所述的反應(yīng)器，其特征在于，圍繞一根豎直管對應(yīng)的四根垂直桿及垂直桿間的水平架構(gòu)成一個固定架單元，根據(jù)場地情況設(shè)置布局固定架單元的布局方式，后根據(jù)固定架單元布局情況設(shè)置培養(yǎng)組件；固定架單元的布局方式包括：直線型固定架單元布局方式，并排多行列的布局方式，雙排交錯式布局方式，或者不規(guī)則布局方式。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題，發(fā)明人通過不同于現(xiàn)有的橫管的設(shè)計思路解決上述問題，發(fā)明人通過將管體豎直設(shè)置的方式解決不同側(cè)面承受壓力不同導(dǎo)致反應(yīng)管容易變形的問題，并通過豎直設(shè)置方式解決菌體、藻體等生物體容易在管壁附著的問題，各豎管以弧形管連通，實現(xiàn)反應(yīng)器一體式循環(huán)；通過在弧形管頂端設(shè)置出氣口及連通出氣管的連通橫管方式解決氣體的循環(huán)利用問題；通過組裝簡單方便的培養(yǎng)組件的方式快速實現(xiàn)組裝，解決不好清洗及培養(yǎng)容積不好劃分的問題；

一種適用于沼液與廢水處理的一體式生物反應(yīng)器，其包括，循環(huán)設(shè)置的多組豎直設(shè)置的培養(yǎng)組件；組合后所有培養(yǎng)組件結(jié)合處密封設(shè)置；

一組培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與兩段弧形管；兩根豎直管定義為第一豎直管與第二豎直管；兩段弧形管定義為上方弧形管與下方弧形管；上方弧形管設(shè)置在當(dāng)組的第一豎直管與第二豎直管之間；下方弧形管設(shè)置在當(dāng)組的第二豎直管與下一組的第一豎直管之間，如此循環(huán)；最后端的培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與一根弧形管；當(dāng)僅有一組培養(yǎng)組件時，培養(yǎng)組件包括兩根豎直管與一根弧形管；

還包括固定架，支撐并維持培養(yǎng)組件組合后的豎直狀態(tài)。

在上方弧形管上設(shè)置氣體的出氣管，及連通出氣管的連通橫管，連通橫管與氣泵連接形成氣體循環(huán)；

設(shè)置一個循環(huán)水泵及回水管，用于實現(xiàn)系統(tǒng)中的液體循環(huán)；

通過將弧形管全部或部分設(shè)置為非透明管，豎直管為透明設(shè)置，實現(xiàn)明暗相間管體布局方式，可以很好地解決光線太強(qiáng)的問題。

通過在管路中設(shè)置限位管及彈性伸縮軟管，通過限位管實現(xiàn)組裝時的快速位置定位，彈性伸縮軟管的設(shè)置方式可以通過伸展與壓縮兩種狀態(tài)實現(xiàn)豎直管的快速的拆裝。

本發(fā)明的有益效果：

帶有豎直管與弧形管的培養(yǎng)組件通過豎直設(shè)置實現(xiàn)豎直組配式構(gòu)建培養(yǎng)器械，構(gòu)建的豎直的培養(yǎng)器械能夠使管體四周的壓力相同，不會出現(xiàn)管體變形的問題，因為不會變形，完成使用后培養(yǎng)器械清洗非常方便。另外因為弧形設(shè)置就使整個培養(yǎng)器械無橫置管路，不會形成生物體在管壁附著的情況，進(jìn)一步使整個管路的清洗難度降低。整個生物反應(yīng)器實現(xiàn)一體式連通，在實際運行過程中，只需整體調(diào)控和測試反應(yīng)器pH、CO2、溶氧等參數(shù)，不需對每個培養(yǎng)罐進(jìn)行單獨調(diào)控與測試，操作維護(hù)相對簡單，有利于規(guī)�；�沼液與廢水的處理，并且一體式構(gòu)造，使氣液流動強(qiáng)度大，有利于生物體高效吸收、轉(zhuǎn)化沼液與廢水中的污染物。

弧形管非透明設(shè)置，豎直管透明設(shè)置，形成了明暗交替的培養(yǎng)環(huán)境，尤其是對弧形管部分的非透明設(shè)置，在進(jìn)行藻類培養(yǎng)時，可以避免持續(xù)強(qiáng)光直接照射到反應(yīng)器內(nèi)，對藻類造成損傷；另外，通過使微藻不斷經(jīng)過明環(huán)境與暗環(huán)境更加有利于微藻發(fā)生光合作用；還有，因為弧形管為彎管，暗環(huán)境不利于微藻附著，能夠更加方便后續(xù)對弧形管清理。

將氣體的出氣管通過連通橫管連通，使氣體的流動也形成一個閉合環(huán)路，避免生物體培養(yǎng)過程中氣體的浪費。

（發(fā)明人：孫穎材;董泰麗;孫憲法;陳莉;張東明;崔青青;寧彩宏;李曉萍）