一种防粘连的生物反应器及其反应方法

技术领域

本发明涉及生物反应器技术领域，具体为一种防粘连的生物反应器及其反应方法。

背景技术

生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。它是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统，是一种生物功能模拟机。

现有的生物反应器在使用的过程中，其内部营养液成分与微生物成分易出现混合不充分的情况，而且供氧也不够均匀，容易影响生物反应效率，为此，我们提出一种防粘连的生物反应器及其反应方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种防粘连的生物反应器及其反应方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种防粘连的生物反应器，包括反应器罐体、培养液循环组件和送气组件，所述反应器罐体的上方外侧固定有防护外罩，且防护外罩反应器罐体的上方两侧开设有进料口，所述培养液循环组件安装于反应器罐体的两侧，且培养液循环组件包括出水管、过滤网、水泵、送水管和回流管，所述反应器罐体的底部两侧均安装有出水管，且出水管的进水口内部固定有过滤网，所述出水管的外端一侧安装有水泵，且水泵的上侧连接有送水管，所述送水管的顶端一侧安装有回流管，且回流管位于反应器罐体的内部上方两侧，所述送气组件安装于反应器罐体的外部中间一侧，且送气组件包括氧气箱、空气泵、泵气管和外环套，所述氧气箱的上下两侧均安装有空气泵，且空气泵的一侧连接有泵气管，所述泵气管的末端安装有外环套，且外环套位于送水管的外部。

进一步的，所述反应器罐体的中部安装有混合组件，且混合组件包括伺服电机、旋转轴、衔接板、搅拌杆和混合杆，所述反应器罐体的中部上方安装有伺服电机，且伺服电机的下侧设置有旋转轴，所述旋转轴位于反应器罐体的内部中间，且旋转轴的外侧固定有衔接板，所述衔接板的外侧上方连接有搅拌杆，且衔接板的外侧下方安装有混合杆。

进一步的，所述混合杆关于旋转轴的竖直中心线对称设置有四组，且混合杆每组设置有三个。

进一步的，所述混合杆的顶端安装有防粘连组件，且防粘连组件包括U型块、刮齿和固定刷，所述U型块的两侧均固定有刮齿，且U型块的中部内侧安装有固定刷。

进一步的，所述反应器罐体的内部中下方安装有拦截网，所述曝气组件安装于反应器罐体的内部下方，且曝气组件位于拦截网的下侧。

进一步的，所述所述反应器罐体的中部下侧连接有出料斗，所述旋转轴的底部安装有固定板，且固定板的下方外侧固定有防堵刷，所述防堵刷的下方外侧面与拦截网的上侧面及过滤网的外侧面相贴合。

进一步的，所述曝气组件包括进气管、第一曝气管、连接管、第二曝气管和出气孔，所述进气管的一侧安装有第一曝气管，且第一曝气管的内侧固定有连接管，所述连接管的内侧安装有第二曝气管，所述第一曝气管和第二曝气管的底部均开设有出气孔。

进一步的，所述第一曝气管通过连接管与第二曝气管之间相互连通，且第一曝气管和第二曝气管呈同心圆状分布。

进一步的，所述送气组件还包括气流腔、送气管和橡胶层，所述外环套的内侧设置有气流腔，且气流腔的靠近送水管中心线的一侧固定有送气管，所述送气管贯穿送水管的外壁，且送气管与送水管之间相互连通，所述气流腔的内侧固定有橡胶层，且橡胶层与送水管的外壁紧密贴合。

进一步的，所述防粘连的生物反应器的反应方法包括以下步骤：

步骤一、营养液混合

通过伺服电机和旋转轴带动衔接板的旋转，从而带动搅拌杆和混合杆的旋转，使得搅拌杆和混合杆对反应器罐体内部的营养液、微生物以及曝气组件送入的氧气充分混合，并且通过混合杆的带动防粘连组件转动对反应器罐体内壁粘连物进行刮除，实现防粘连；

步骤二、回流供氧

通过出水管和水泵将反应器罐体内部下方沉降的部分微生物及营养物质进行抽送，并通过空气泵和泵气管将氧气箱内部的氧气送入到外环套内部的气流腔中，使得气流腔内部的氧气能够通过均匀分布的送气管泵入到送水管的内部，进而使得送水管内部的营养液能够富含氧气成分，然后送水管和回流管能够将营养液回送至反应器罐体的内部，使得营养液冲击反应器罐体内部的水流进而促进反应器罐体内部的液体流动，并且在通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布；

步骤三、双重供氧

再通过进气管将氧气送入至第一曝气管的内部，使得第一曝气管内部的氧气能够通过连接管进入至第二曝气管的内部，最后通过两者底部均匀分布的出气孔排出氧气，从而对反应器罐体内部的微生物进行供氧，利用曝气组件配合送气组件使得反应器罐体内部下方和上方同时供氧，实现双重供氧以便于促进微生物进行生物反应。

本发明提供了一种防粘连的生物反应器及其反应方法，具备以下有益效果：

该防粘连的生物反应器及其反应方法，通过培养液循环组件能够使得底部的营养液回流至上方冲击反应器罐体内部的水流进而促进反应器罐体内部的液体流动，并且送气组件配合培养液循环组件，使其在通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布，以便于促进生物反应。

1.该防粘连的生物反应器及其反应方法设置有混合组件，通过伺服电机和旋转轴便于带动衔接板的旋转，从而便于带动搅拌杆和混合杆的旋转，搅拌杆能够对反应器罐体内部上方的营养液进行混合，混合杆能够对反应器罐体内部下方的营养液进行混合，使得微生物、营养液以及曝气组件送入的氧气充分混合，其中混合杆每组设置有三个使得营养液与其中的微生物混合更加均匀，通过旋转轴还能够带动固定板的旋转，使得固定板和防堵刷能够对拦截网及过滤网的表面进行清理，避免两者出现堵塞的情况。

2.该防粘连的生物反应器及其反应方法设置有培养液循环组件，通过出水管和水泵能够将反应器罐体内部下方沉降的部分微生物及营养物质进行抽送，过滤网便于对营养液中的杂质进行过滤，通过送水管便于将营养液抽送到回流管中，使得回流管能够将营养液回送至反应器罐体的内部，该培养液循环组件对称设置有多组，在回送的过程中多组回流管中营养液冲击反应器罐体内部的水流进而促进反应器罐体内部的液体流动，使得营养液分布更加均匀，同时回流管的出水口紧贴反应器罐体内壁能够避免产生非必要的气泡。

3.该防粘连的生物反应器及其反应方法设置有送气组件，通过空气泵和泵气管能够将氧气箱内部的氧气送入到外环套内部的气流腔中，外环套套设环绕在送水管的外部，使得气流腔内部的氧气能够通过均匀分布的送气管泵入到送水管的内部，进而使得送水管内部的营养液能够富含氧气成分，该送水管通过回流管送入至反应器罐体内部的营养液在通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布。

4.该防粘连的生物反应器及其反应方法设置有曝气组件，进气管用于外接送氧管，通过进气管能够将氧气送入至第一曝气管的内部，第一曝气管通过连接管与第二曝气管之间相互连通使得第一曝气管内部的氧气能够通过连接管进入至第二曝气管的内部，呈同心圆状分布的第一曝气管和第二曝气管能够通过两者底部均匀分布的出气孔排出氧气，从而对反应器罐体内部的微生物进行供氧，曝气组件配合送气组件能够使得反应器罐体内部下方和上方同时供氧，以便于促进微生物进行生物反应。

5.该防粘连的生物反应器及其反应方法设置有防粘连组件，通过混合杆的旋转便于带动防粘连组件的转动，U型块两侧的刮齿便于对反应器罐体内壁粘连物进行刮除，通过U型块内侧的固定刷便于对反应器罐体内壁粘连物进行进一步的去除，从而防止反应器罐体的内壁存在大量生物反应所产生的粘连物，达到防粘连的作用，通过旋转的防堵刷配合拦截网能够对上升至拦截网位置的氧气进行破碎，使得氧气分布更加均匀，以便于反应器罐体内部的微生物进行生物反应。

附图说明

图1为本发明一种防粘连的生物反应器的反应器罐体正视内部结构示意图；

图2为本发明一种防粘连的生物反应器的图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明一种防粘连的生物反应器的混合组件俯视结构示意图；

图4为本发明一种防粘连的生物反应器的图3中B处放大结构示意图；

图5为本发明一种防粘连的生物反应器的曝气组件仰视结构示意图；

图6为本发明一种防粘连的生物反应器的外环套内部俯视结构示意图。

图中：1、反应器罐体；2、防护外罩；3、进料口；4、混合组件；401、伺服电机；402、旋转轴；403、衔接板；404、搅拌杆；405、混合杆；5、防粘连组件；501、U型块；502、刮齿；503、固定刷；6、曝气组件；601、进气管；602、第一曝气管；603、连接管；604、第二曝气管；605、出气孔；7、拦截网；8、出料斗；9、固定板；10、防堵刷；11、培养液循环组件；1101、出水管；1102、过滤网；1103、水泵；1104、送水管；1105、回流管；12、送气组件；1201、氧气箱；1202、空气泵；1203、泵气管；1204、外环套；1205、气流腔；1206、送气管；1207、橡胶层。

具体实施方式

请参阅图1至图6，本发明提供技术方案：一种防粘连的生物反应器及其反应方法，包括反应器罐体1、培养液循环组件11和送气组件12，反应器罐体1的上方外侧固定有防护外罩2，且防护外罩2反应器罐体1的上方两侧开设有进料口3，培养液循环组件11安装于反应器罐体1的两侧，且培养液循环组件11包括出水管1101、过滤网1102、水泵1103、送水管1104和回流管1105，反应器罐体1的底部两侧均安装有出水管1101，且出水管1101的进水口内部固定有过滤网1102，出水管1101的外端一侧安装有水泵1103，且水泵1103的上侧连接有送水管1104，送水管1104的顶端一侧安装有回流管1105，且回流管1105位于反应器罐体1的内部上方两侧，送气组件12安装于反应器罐体1的外部中间一侧，且送气组件12包括氧气箱1201、空气泵1202、泵气管1203和外环套1204，氧气箱1201的上下两侧均安装有空气泵1202，且空气泵1202的一侧连接有泵气管1203，泵气管1203的末端安装有外环套1204，且外环套1204位于送水管1104的外部；

具体操作如下，通过出水管1101和水泵1103能够将反应器罐体1内部下方沉降的部分微生物及营养物质进行抽送，过滤网1102便于对营养液中的杂质进行过滤，通过送水管1104便于将营养液抽送到回流管1105中，使得回流管1105能够将营养液回送至反应器罐体1的内部，该培养液循环组件11对称设置有多组，在回送的过程中多组回流管1105中营养液冲击反应器罐体1内部的水流进而促进反应器罐体1内部的液体流动，同时能够冲击减少反应器罐体1内壁的粘连物，使得营养液分布更加均匀，同时回流管1105的出水口紧贴反应器罐体1内壁能够避免产生非必要的气泡。

请参阅图1，反应器罐体1的中部安装有混合组件4，且混合组件4包括伺服电机401、旋转轴402、衔接板403、搅拌杆404和混合杆405，反应器罐体1的中部上方安装有伺服电机401，且伺服电机401的下侧设置有旋转轴402，旋转轴402位于反应器罐体1的内部中间，且旋转轴402的外侧固定有衔接板403，衔接板403的外侧上方连接有搅拌杆404，且衔接板403的外侧下方安装有混合杆405；混合杆405关于旋转轴402的竖直中心线对称设置有四组，且混合杆405每组设置有三个；

具体操作如下，通过伺服电机401和旋转轴402便于带动衔接板403的旋转，从而便于带动搅拌杆404和混合杆405的旋转，搅拌杆404能够对反应器罐体1内部上方的营养液进行混合，混合杆405能够对反应器罐体1内部下方的营养液进行混合，使得微生物、营养液以及曝气组件6送入的氧气充分混合，其中混合杆405每组设置有三个使得营养液与其中的微生物混合更加均匀。

请参阅图3-4，混合杆405的顶端安装有防粘连组件5，且防粘连组件5包括U型块501、刮齿502和固定刷503，U型块501的两侧均固定有刮齿502，且U型块501的中部内侧安装有固定刷503；

具体操作如下，通过混合杆405的旋转便于带动防粘连组件5的转动，U型块501两侧的刮齿502便于对反应器罐体1内壁粘连物进行刮除，通过U型块501内侧的固定刷503便于对反应器罐体1内壁粘连物进行进一步的去除，从而防止反应器罐体1的内壁存在大量生物反应所产生的粘连物，达到防粘连的作用。

请参阅图1和图5，反应器罐体1的内部中下方安装有拦截网7，曝气组件6安装于反应器罐体1的内部下方，且曝气组件6位于拦截网7的下侧；曝气组件6包括进气管601、第一曝气管602、连接管603、第二曝气管604和出气孔605，进气管601的一侧安装有第一曝气管602，且第一曝气管602的内侧固定有连接管603，连接管603的内侧安装有第二曝气管604，第一曝气管602和第二曝气管604的底部均开设有出气孔605；第一曝气管602通过连接管603与第二曝气管604之间相互连通，且第一曝气管602和第二曝气管604呈同心圆状分布；

具体操作如下，进气管601用于外接送氧管，通过进气管601能够将氧气送入至第一曝气管602的内部，第一曝气管602通过连接管603与第二曝气管604之间相互连通使得第一曝气管602内部的氧气能够通过连接管603进入至第二曝气管604的内部，呈同心圆状分布的第一曝气管602和第二曝气管604能够通过两者底部均匀分布的出气孔605排出氧气，从而对反应器罐体1内部的微生物进行供氧，曝气组件6配合送气组件12能够使得反应器罐体1内部下方和上方同时供氧，以便于促进微生物进行生物反应。

请参阅图1和图2，反应器罐体1的中部下侧连接有出料斗8，旋转轴402的底部安装有固定板9，且固定板9的下方外侧固定有防堵刷10，防堵刷10的下方外侧面与拦截网7的上侧面及过滤网1102的外侧面相贴合；

具体操作如下，通过旋转轴402还能够带动固定板9的旋转，使得固定板9和防堵刷10能够对拦截网7及过滤网1102的表面进行清理，避免两者出现堵塞的情况，同时防堵刷10配合拦截网7能够对上升至拦截网7位置的氧气进行破碎，使得氧气分布更加均匀，以便于反应器罐体1内部的微生物进行生物反应。

请参阅图1和图6，送气组件12还包括气流腔1205、送气管1206和橡胶层1207，外环套1204的内侧设置有气流腔1205，且气流腔1205的靠近送水管1104中心线的一侧固定有送气管1206，送气管1206贯穿送水管1104的外壁，且送气管1206与送水管1104之间相互连通，气流腔1205的内侧固定有橡胶层1207，且橡胶层1207与送水管1104的外壁紧密贴合；

具体操作如下，通过空气泵1202和泵气管1203能够将氧气箱1201内部的氧气送入到外环套1204内部的气流腔1205中，外环套1204套设环绕在送水管1104的外部，使得气流腔1205内部的氧气能够通过均匀分布的送气管1206泵入到送水管1104的内部，进而使得送水管1104内部的营养液能够富含氧气成分，该送水管1104通过回流管1105送入至反应器罐体1内部的营养液在通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布。

请参阅图1至图6，防粘连的生物反应器的反应方法包括以下步骤：

步骤一、营养液混合

通过伺服电机401和旋转轴402带动衔接板403的旋转，从而带动搅拌杆404和混合杆405的旋转，使得搅拌杆404和混合杆405对反应器罐体1内部的营养液、微生物以及曝气组件6送入的氧气充分混合，并且通过混合杆405的带动防粘连组件5转动对反应器罐体1内壁粘连物进行刮除，实现防粘连；

步骤二、回流供氧

通过出水管1101和水泵1103将反应器罐体1内部下方沉降的部分微生物及营养物质进行抽送，并通过空气泵1202和泵气管1203将氧气箱1201内部的氧气送入到外环套1204内部的气流腔1205中，使得气流腔1205内部的氧气能够通过均匀分布的送气管1206泵入到送水管1104的内部，进而使得送水管1104内部的营养液能够富含氧气成分，然后送水管1104和回流管1105能够将营养液回送至反应器罐体1的内部，使得营养液冲击反应器罐体1内部的水流进而促进反应器罐体1内部的液体流动，并且在通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布；

步骤三、双重供氧

再通过进气管601将氧气送入至第一曝气管602的内部，使得第一曝气管602内部的氧气能够通过连接管603进入至第二曝气管604的内部，最后通过两者底部均匀分布的出气孔605排出氧气，从而对反应器罐体1内部的微生物进行供氧，利用曝气组件6配合送气组件12使得反应器罐体1内部下方和上方同时供氧，实现双重供氧以便于促进微生物进行生物反应。

综上，该防粘连的生物反应器及其反应方法，使用时，首先可通过进料口3将生物反应所需的营养液以及微生物等成分注入到反应器罐体1的内部，然后可以通过伺服电机401和旋转轴402带动衔接板403的旋转，从而带动搅拌杆404和混合杆405的旋转，使得搅拌杆404和混合杆405对反应器罐体1内部的营养液、微生物以及曝气组件6送入的氧气充分混合，此时通过混合杆405的旋转还能够带动防粘连组件5的转动，使得U型块501两侧的刮齿502对反应器罐体1内壁粘连物进行刮除，然后通过固定刷503对反应器罐体1内壁粘连物进行进一步的去除，从而防止反应器罐体1的内壁存在大量生物反应所产生的粘连物，并且通过旋转轴402还能够带动固定板9的旋转，使得固定板9和防堵刷10能够对拦截网7及过滤网1102的表面进行清理，避免两者出现堵塞的情况；

然后可以通过出水管1101和水泵1103将反应器罐体1内部下方沉降的部分微生物及营养物质进行抽送，此时过滤网1102能够对营养液中的杂质进行过滤，然后营养液进入到送水管1104中，此时可以通过空气泵1202和泵气管1203将氧气箱1201内部的氧气送入到外环套1204内部的气流腔1205中，使得气流腔1205内部的氧气能够通过均匀分布的送气管1206泵入到送水管1104的内部，进而使得送水管1104内部的营养液能够富含氧气成分，然后送水管1104将营养液抽送到回流管1105中，使得回流管1105能够将营养液回送至反应器罐体1的内部，该培养液循环组件11对称设置有多组，在回送的过程中多组回流管1105中营养液冲击反应器罐体1内部的水流进而促进反应器罐体1内部的液体流动，通过回流冲击促进营养成分分布均匀的同时还能够促进氧气的均匀分布；

然后再通过进气管601将氧气送入至第一曝气管602的内部，第一曝气管602通过连接管603与第二曝气管604之间相互连通使得第一曝气管602内部的氧气能够通过连接管603进入至第二曝气管604的内部，最后呈同心圆状分布的第一曝气管602和第二曝气管604能够通过两者底部均匀分布的出气孔605排出氧气，从而对反应器罐体1内部的微生物进行供氧，在这一过程中，通过旋转的防堵刷10配合拦截网7能够对上升至拦截网7位置的氧气进行破碎，使得氧气分布更加均匀，并且曝气组件6配合送气组件12能够使得反应器罐体1内部下方和上方同时供氧，以便于促进微生物进行生物反应，最后通过出料斗8排出生物反应后的成分即可，就这样完成整个防粘连的生物反应器及其反应方法的使用过程。