公布日：2023.10.27

申请日：2023.08.03

分类号：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

本发明公开了一种适用于沼液与废水处理的一体式生物反应器，其包括，循环设置的多组竖直设置的培养组件；组合后所有培养组件结合处密封设置；一组培养组件包括两根竖直管与两段弧形管；通过弧形管实现竖直管的连接，每四根管一个循环，如此循环；当仅有一组培养组件时，设置2根竖直管与1根弧形管；使用时可以根据需要的培养容积选定培养组件的组数，设置支撑并维持培养组件组合后呈竖直状态的固定架，及完成管路液体循环的循环水泵及回水管；另外设置弹簧伸缩软管的方式实现生物反应器各个部件的快拆与快装，针对藻类培养可通过调暗弧形管的方式实现光线调节。还可将出气口结合重新回到进气泵，完成气体回收再利用。

权利要求书

1.一种适用于沼液与废水处理的一体式生物反应器，其包括，循环设置的1-多组竖直设置的培养组件；组合后所有培养组件结合处密封设置；其特征在于，当设置多组培养组件时，一组培养组件包括两根竖直管与两段弧形管；两根竖直管定义为第一竖直管与第二竖直管；两段弧形管定义为上方弧形管与下方弧形管；每组培养组件通过将第一竖直管，第二竖直管，上方弧形管与下方弧形管按照顺序组装，上方弧形管设置在当组的第一竖直管与第二竖直管之间的上方；下方弧形管设置在当组的第二竖直管与下一组的第一竖直管之间的下方，如此循环；最后一组培养组件包括两根竖直管与一根弧形管；当仅设置一组所述培养组件时，培养组件包括两根竖直管与一根弧形管；还包括固定架，支撑并维持培养组件组合后的竖直状态；反应器还包括，循环水泵用于为培养组件内的液体提供循环动力；回水管，用于与生物反应器结合构成完成的液体循环路径；组合后边缘的两根竖直管分别结合循环水泵及回水管；组合后用于生物体培养；回水管第一端与循环水泵结合，回水管第二端与培养组件的竖直管结合；每组培养组件为相同的培养组件，且第一竖直管与第二竖直管相同；初始的培养组件中的第一竖直管结合循环水泵；末尾的培养组件中的第二竖直管结合回水管；且都设置在相对培养组件的下方；上方弧形管下端与下方弧形管上端端部朝向与第一竖直管与第二竖直管一致；弧形管为半圆形管或U型管；一个循环培养系统设置一个循环水泵；且设置连通培养组件的弧形管与回水管的连通管，连通管上设置出料开关阀；另设置连接管一，循环水泵与第一侧边缘的竖直管通过连接管一连接；设置连接管二，回水管与第二侧的竖直管通过连接管二连接；连通管与竖直管方向一致；在每一个下方弧形管下方中部伸出连通管，每个连通管设置一个出料开关阀；在每两个下方弧形管间的回水管上设置一个可开闭阀；弧形管全部或者部分设置非透明部分，竖直管透明，用于实现整个反应器的管路呈现明暗交替的形式；弧形管设置为与竖直管材料一致的管体，通过在弧形管外侧喷涂涂层或者贴附非透明环贴方式实现回水管暗管部分的构建；或者，竖直管整体设置为透明管，弧形管整体设置为非透明管，竖直管与弧形管的材料不同；每根竖直管都对应设置一个带有进气管开口的曝气结构，曝气结构设置在竖直管下方与连接管一、连接管二或弧形管的结合处；曝气结构为一个中部带有曝气面的曝气盘；固定架包括多根设置在竖直管周围的垂直杆，每四根垂直杆包围一根竖直管，布局在一条直线上的两个相邻竖直管间的两根垂直杆共用；在垂直杆上设置连接4根垂直杆的水平架；针对一个竖直管对应区域，水平架至少上下各设置一个，在上方设置一个上方水平支架，用于固定上方弧形管下端部；在下方设置一个下方水平架，用于固定下方弧形管上端部；设置弹性伸缩软管，所述弹性伸缩软管第一端与曝气盘结合，所述弹性伸缩软管第二端与竖直管结合，通过弹性伸缩软管的弹性实现竖直管与上方弧形管与下方弧形管及曝气盘的紧密接触；曝气盘设置在弹性伸缩软管与下方弧形管之间；使得一个方向按压实现竖直管的组装，相反方向按压实现曝气盘的设置；弹性伸缩软管包括软质管，包裹在软质管外侧的伸缩弹簧,及固定弹簧两端位置的固定结构,固定结构为设置在软质管两端的硬质环；组合前，弹性伸缩软管与下方弧形管结合，并将下方弧形管固定设置在下方水平架上，弹性伸缩软管以伸展状态设置；上方弧形管固定在上方水平架上；弹性伸缩软管伸展状态下，上方弧形管下方端部与下方弹性伸缩软管端部的距离小于竖直管的高度；弹性伸缩软管完全压缩状态下，上方弧形管与下方弹性伸缩软管端部的距离大于竖直管的高度。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，曝气结构的尺寸与竖直管一致，在上方的弧形管上设置出气管，用于气体排出。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，反应器设置一个连通横管，连通所有上方出气管，连通横管与气泵及所有的进气管连通，形成一个封闭气体循环，使气体在培养系统循环；曝气面与进气管开口连通，进气管开口与进气泵连通；曝气盘上的曝气面与进气管一体水平设置。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，水平架包括连接杆与连接杆内部的固定环，固定环内部为固定孔，用于固定弧形管。

5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，固定孔与上方弧形管下方端部与下方弧形管上方端部尺寸适配，固定孔外侧壁设置位置锁死结构。

6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，上方水平架与下方水平架上的固定孔外部都设置位置锁死结构。

7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，在一根竖直管与其他结构的结合处至少设置一个限位管，限位管内径与上方弧形管、下方弧形管和竖直管的外径一致，在限位管内设置密封胶圈。

8.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，还设置中间水平架；中间水平架上的固定孔设置在弹性伸缩软管的外围，固定孔不会限制弹性伸缩软管的伸缩动作，但其避免弹性伸缩软管的水平晃动。

9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，设置两个伸缩弹簧，两个伸缩弹簧在中间位置结合的一个硬质凸出环上，或者设置一个伸缩弹簧，将伸缩弹簧的中部固定在中间水平架的固定环上。

10.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，弹性伸缩软管第一端设置一段限位管，其他结合处都设置法兰盘，竖直管伸入限位管后进行按压，通过对应的法兰盘对接实现培养组件的组装。

11.根据权利要求1-10任意一项所述的反应器，其特征在于，围绕一根竖直管对应的四根垂直杆及垂直杆间的水平架构成一个固定架单元，根据场地情况设置布局固定架单元的布局方式，后根据固定架单元布局情况设置培养组件；固定架单元的布局方式包括：直线型固定架单元布局方式，并排多行列的布局方式，双排交错式布局方式，或者不规则布局方式。

发明内容

针对现有技术的技术问题，发明人通过不同于现有的横管的设计思路解决上述问题，发明人通过将管体竖直设置的方式解决不同侧面承受压力不同导致反应管容易变形的问题，并通过竖直设置方式解决菌体、藻体等生物体容易在管壁附着的问题，各竖管以弧形管连通，实现反应器一体式循环；通过在弧形管顶端设置出气口及连通出气管的连通横管方式解决气体的循环利用问题；通过组装简单方便的培养组件的方式快速实现组装，解决不好清洗及培养容积不好划分的问题；

一种适用于沼液与废水处理的一体式生物反应器，其包括，循环设置的多组竖直设置的培养组件；组合后所有培养组件结合处密封设置；

一组培养组件包括两根竖直管与两段弧形管；两根竖直管定义为第一竖直管与第二竖直管；两段弧形管定义为上方弧形管与下方弧形管；上方弧形管设置在当组的第一竖直管与第二竖直管之间；下方弧形管设置在当组的第二竖直管与下一组的第一竖直管之间，如此循环；最后端的培养组件包括两根竖直管与一根弧形管；当仅有一组培养组件时，培养组件包括两根竖直管与一根弧形管；

还包括固定架，支撑并维持培养组件组合后的竖直状态。

在上方弧形管上设置气体的出气管，及连通出气管的连通横管，连通横管与气泵连接形成气体循环；

设置一个循环水泵及回水管，用于实现系统中的液体循环；

通过将弧形管全部或部分设置为非透明管，竖直管为透明设置，实现明暗相间管体布局方式，可以很好地解决光线太强的问题。

通过在管路中设置限位管及弹性伸缩软管，通过限位管实现组装时的快速位置定位，弹性伸缩软管的设置方式可以通过伸展与压缩两种状态实现竖直管的快速的拆装。

本发明的有益效果：

带有竖直管与弧形管的培养组件通过竖直设置实现竖直组配式构建培养器械，构建的竖直的培养器械能够使管体四周的压力相同，不会出现管体变形的问题，因为不会变形，完成使用后培养器械清洗非常方便。另外因为弧形设置就使整个培养器械无横置管路，不会形成生物体在管壁附着的情况，进一步使整个管路的清洗难度降低。整个生物反应器实现一体式连通，在实际运行过程中，只需整体调控和测试反应器pH、CO2、溶氧等参数，不需对每个培养罐进行单独调控与测试，操作维护相对简单，有利于规模化沼液与废水的处理，并且一体式构造，使气液流动强度大，有利于生物体高效吸收、转化沼液与废水中的污染物。

弧形管非透明设置，竖直管透明设置，形成了明暗交替的培养环境，尤其是对弧形管部分的非透明设置，在进行藻类培养时，可以避免持续强光直接照射到反应器内，对藻类造成损伤；另外，通过使微藻不断经过明环境与暗环境更加有利于微藻发生光合作用；还有，因为弧形管为弯管，暗环境不利于微藻附着，能够更加方便后续对弧形管清理。

将气体的出气管通过连通横管连通，使气体的流动也形成一个闭合环路，避免生物体培养过程中气体的浪费。

（发明人：孙颖材;董泰丽;孙宪法;陈莉;张东明;崔青青;宁彩宏;李晓萍）