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
本發明公開了一種適用于沼液與廢水處理的一體式生物反應器，其包括，循環設置的多組豎直設置的培養組件；組合后所有培養組件結合處密封設置；一組培養組件包括兩根豎直管與兩段弧形管；通過弧形管實現豎直管的連接，每四根管一個循環，如此循環；當僅有一組培養組件時，設置2根豎直管與1根弧形管；使用時可以根據需要的培養容積選定培養組件的組數，設置支撐并維持培養組件組合后呈豎直狀態的固定架，及完成管路液體循環的循環水泵及回水管；另外設置彈簧伸縮軟管的方式實現生物反應器各個部件的快拆與快裝，針對藻類培養可通過調暗弧形管的方式實現光線調節。還可將出氣口結合重新回到進氣泵，完成氣體回收再利用。
權利要求書
1.一種適用于沼液與廢水處理的一體式生物反應器，其包括，循環設置的1-多組豎直設置的培養組件；組合后所有培養組件結合處密封設置；其特征在于，當設置多組培養組件時，一組培養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，上方弧形管設置在當組的第一豎直管與第二豎直管之間的上方；下方弧形管設置在當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；最后一組培養組件包括兩根豎直管與一根弧形管；當僅設置一組所述培養組件時，培養組件包括兩根豎直管與一根弧形管；還包括固定架，支撐并維持培養組件組合后的豎直狀態；反應器還包括，循環水泵用于為培養組件內的液體提供循環動力；回水管，用于與生物反應器結合構成完成的液體循環路徑；組合后邊緣的兩根豎直管分別結合循環水泵及回水管；組合后用于生物體培養；回水管第一端與循環水泵結合，回水管第二端與培養組件的豎直管結合；每組培養組件為相同的培養組件，且第一豎直管與第二豎直管相同；初始的培養組件中的第一豎直管結合循環水泵；末尾的培養組件中的第二豎直管結合回水管；且都設置在相對培養組件的下方；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；一個循環培養系統設置一個循環水泵；且設置連通培養組件的弧形管與回水管的連通管，連通管上設置出料開關閥；另設置連接管一，循環水泵與第一側邊緣的豎直管通過連接管一連接；設置連接管二，回水管與第二側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，每個連通管設置一個出料開關閥；在每兩個下方弧形管間的回水管上設置一個可開閉閥；弧形管全部或者部分設置非透明部分，豎直管透明，用于實現整個反應器的管路呈現明暗交替的形式；弧形管設置為與豎直管材料一致的管體，通過在弧形管外側噴涂涂層或者貼附非透明環貼方式實現回水管暗管部分的構建；或者，豎直管整體設置為透明管，弧形管整體設置為非透明管，豎直管與弧形管的材料不同；每根豎直管都對應設置一個帶有進氣管開口的曝氣結構，曝氣結構設置在豎直管下方與連接管一、連接管二或弧形管的結合處；曝氣結構為一個中部帶有曝氣面的曝氣盤；固定架包括多根設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；在垂直桿上設置連接4根垂直桿的水平架；針對一個豎直管對應區域，水平架至少上下各設置一個，在上方設置一個上方水平支架，用于固定上方弧形管下端部；在下方設置一個下方水平架，用于固定下方弧形管上端部；設置彈性伸縮軟管，所述彈性伸縮軟管第一端與曝氣盤結合，所述彈性伸縮軟管第二端與豎直管結合，通過彈性伸縮軟管的彈性實現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豎直管的組裝，相反方向按壓實現曝氣盤的設置；彈性伸縮軟管包括軟質管，包裹在軟質管外側的伸縮彈簧,及固定彈簧兩端位置的固定結構,固定結構為設置在軟質管兩端的硬質環；組合前，彈性伸縮軟管與下方弧形管結合，并將下方弧形管固定設置在下方水平架上，彈性伸縮軟管以伸展狀態設置；上方弧形管固定在上方水平架上；彈性伸縮軟管伸展狀態下，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.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，曝氣結構的尺寸與豎直管一致，在上方的弧形管上設置出氣管，用于氣體排出。
3.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于，反應器設置一個連通橫管，連通所有上方出氣管，連通橫管與氣泵及所有的進氣管連通，形成一個封閉氣體循環，使氣體在培養系統循環；曝氣面與進氣管開口連通，進氣管開口與進氣泵連通；曝氣盤上的曝氣面與進氣管一體水平設置。
4.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，水平架包括連接桿與連接桿內部的固定環，固定環內部為固定孔，用于固定弧形管。
5.根據權利要求4所述的反應器，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，固定孔外側壁設置位置鎖死結構。
6.根據權利要求5所述的反應器，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置位置鎖死結構。
7.根據權利要求6所述的反應器，其特征在于，在一根豎直管與其他結構的結合處至少設置一個限位管，限位管內徑與上方弧形管、下方弧形管和豎直管的外徑一致，在限位管內設置密封膠圈。
8.根據權利要求4所述的反應器，其特征在于，還設置中間水平架；中間水平架上的固定孔設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.根據權利要求8所述的反應器，其特征在于，設置兩個伸縮彈簧，兩個伸縮彈簧在中間位置結合的一個硬質凸出環上，或者設置一個伸縮彈簧，將伸縮彈簧的中部固定在中間水平架的固定環上。
10.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，彈性伸縮軟管第一端設置一段限位管，其他結合處都設置法蘭盤，豎直管伸入限位管后進行按壓，通過對應的法蘭盤對接實現培養組件的組裝。
11.根據權利要求1-10任意一項所述的反應器，其特征在于，圍繞一根豎直管對應的四根垂直桿及垂直桿間的水平架構成一個固定架單元，根據場地情況設置布局固定架單元的布局方式，后根據固定架單元布局情況設置培養組件；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，或者不規則布局方式。
發明內容
針對現有技術的技術問題，發明人通過不同于現有的橫管的設計思路解決上述問題，發明人通過將管體豎直設置的方式解決不同側面承受壓力不同導致反應管容易變形的問題，并通過豎直設置方式解決菌體、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，實現反應器一體式循環；通過在弧形管頂端設置出氣口及連通出氣管的連通橫管方式解決氣體的循環利用問題；通過組裝簡單方便的培養組件的方式快速實現組裝，解決不好清洗及培養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器，其包括，循環設置的多組豎直設置的培養組件；組合后所有培養組件結合處密封設置；
一組培養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；上方弧形管設置在當組的第一豎直管與第二豎直管之間；下方弧形管設置在當組的第二豎直管與下一組的第一豎直管之間，如此循環；最后端的培養組件包括兩根豎直管與一根弧形管；當僅有一組培養組件時，培養組件包括兩根豎直管與一根弧形管；
還包括固定架，支撐并維持培養組件組合后的豎直狀態。
在上方弧形管上設置氣體的出氣管，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；
設置一個循環水泵及回水管，用于實現系統中的液體循環；
通過將弧形管全部或部分設置為非透明管，豎直管為透明設置，實現明暗相間管體布局方式，可以很好地解決光線太強的問題。
通過在管路中設置限位管及彈性伸縮軟管，通過限位管實現組裝時的快速位置定位，彈性伸縮軟管的設置方式可以通過伸展與壓縮兩種狀態實現豎直管的快速的拆裝。
本發明的有益效果：
帶有豎直管與弧形管的培養組件通過豎直設置實現豎直組配式構建培養器械，構建的豎直的培養器械能夠使管體四周的壓力相同，不會出現管體變形的問題，因為不會變形，完成使用后培養器械清洗非常方便。另外因為弧形設置就使整個培養器械無橫置管路，不會形成生物體在管壁附著的情況，進一步使整個管路的清洗難度降低。整個生物反應器實現一體式連通，在實際運行過程中，只需整體調控和測試反應器pH、CO2、溶氧等參數，不需對每個培養罐進行單獨調控與測試，操作維護相對簡單，有利于規模化沼液與廢水的處理，并且一體式構造，使氣液流動強度大，有利于生物體高效吸收、轉化沼液與廢水中的污染物。
弧形管非透明設置，豎直管透明設置，形成了明暗交替的培養環境，尤其是對弧形管部分的非透明設置，在進行藻類培養時，可以避免持續強光直接照射到反應器內，對藻類造成損傷；另外，通過使微藻不斷經過明環境與暗環境更加有利于微藻發生光合作用；還有，因為弧形管為彎管，暗環境不利于微藻附著，能夠更加方便后續對弧形管清理。
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路，避免生物體培養過程中氣體的浪費。
（發明人：孫穎材;董泰麗;孫憲法;陳莉;張東明;崔青青;寧彩宏;李曉萍）
