[发明专利]快速氧化Fe2+的移动床生物反应器及快速氧化Fe2+的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种细菌浸出技术领域，特别是一种快速氧化Fe²⁺的移动床生物反应器及快速氧化Fe²⁺的方法。

背景技术

细菌浸铀经过长期的基础研究和现场试验，已从室内试验、扩大试验，进入到了现场工业试验，取得了很大进展，试验结果表明，采用细菌堆浸，比常规堆浸节省硫酸20%~30%，可缩短浸出周期。但仍没有得到广泛推广应用。分析原因主要在于细菌浸铀技术在工业应用过程中面临着生物反应器氧化Fe²⁺速率低，导致生物反应器投资大、生产成本增加，现有生物反应器难以满足细菌浸铀工艺要求。

因此，快速氧化亚铁的高效生物反应器的设计与应用，提高细菌氧化Fe²⁺效率和速率、减小生物反应器资金投入，最终提高细菌浸铀效率，具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种快速氧化Fe²⁺的移动床生物反应器及快速氧化Fe²⁺的方法，在保持固定床氧化Fe²⁺速率快的基础上，通过载体的定期移动处理，解决载体板结影响细菌氧化Fe²⁺速率、影响通气和运行稳定的问题，达到生物反应器快速氧化Fe²⁺的目的。

本发明的技术方案是：快速氧化Fe²⁺的移动床生物反应器，包括带阀门及搅拌器的溶液配制槽、恒流泵、氧化塔、空压机、流量计、载体再生槽及隔膜泵。

氧化塔为一底端用隔膜阀封闭上端敞口的圆筒体，氧化塔上端的筒壁上设有进液阀，氧化塔下端的筒壁上设有出液阀，氧化塔下端的筒体内设有第一曝气头，第一曝气头的进气端处在氧化塔的筒体外，其上设有第一进气阀。

第一曝气头由一个两端封闭的圆盘及进气管组成，圆盘一端的盘面上设有复数个曝气孔，复数个曝气孔与圆盘的进气腔相通，进气管固定连接在圆盘另一端的盘面上，进气管的进气孔与圆盘的进气腔相通。

载体再生槽为一底端用隔膜阀封闭上端敞口的圆筒体，载体再生槽筒体内的下端设有过滤板，载体再生槽筒体下端的筒壁上设有出料阀，载体再生槽下端的筒体内设有第二曝气头，第二曝气头的进气端处在载体再生槽的筒体外，其上设有第二进气阀。

所述的第二曝气头与第一曝气头的结构相同。

溶液配制槽上的阀门通过管道与恒流泵的一端连接，恒流泵的另一端通过管道与氧化塔上的进液阀连接，空压机的出气端通过管道与流量计的进气端连接，流量计的出气端分别与氧化塔上的第一曝气头及载体再生槽上的第二曝气头连接，载体再生槽上的出料阀通过管道与隔膜泵的一端连接，隔膜泵的另一端连接有回流管，回流管的另一端连接到氧化塔的开口端。

本发明还提供了一种采用快速氧化Fe²⁺的移动床生物反应器快速氧化Fe²⁺的方法，其具体操作步骤如下：

A、制备菌液：

在溶液配制槽中加入驯化完成并活化好的氧化亚铁硫杆菌种和9k培养基，氧化亚铁硫杆菌种与9k培养基的体积比为1:1～100，然后通过搅拌器搅拌混匀。

9k培养基的成分为：MgSO₄·7H₂O 0.50g/L、(NH₄)₂SO₄ 3. 0g/L、KCl 0. 10g/L、Ca(NO₃)₂ 0. 01g/L、K₂HPO₄ 0.50g/L、FeSO₄·7H₂O 5.0g/L、H₂SO₄ 5.0g/L。

B、载体预处理：

将Φ3~5mm的陶粒载体置于载体再生槽中，加pH 2.0的硫酸溶液浸泡，启动空压机，打开第二进气阀，通压缩空气进行搅拌，并补加硫酸维持溶液pH为2.0，当溶液pH不变时，关闭空压机及第二进气阀，打开隔膜阀，放掉酸液，加清水漂洗陶粒载体至洗水变澄清，然后打开出料阀，启动隔膜泵将陶粒载体转移到氧化塔中，陶粒载体装入量以离氧化塔顶部10～15cm为准。

C、挂膜：

a、打开溶液配制槽上的阀门，启动恒流泵，将溶液配制槽中的菌液泵入氧化塔内，体积以溶液刚好淹没陶粒载体为准。

b、启动空压机，打开第一进气阀，压缩空气通过流量计由第一曝气头分散后进入氧化塔内。