[发明专利]一种高效培养浸矿微生物的反应器

说明书

本发明公开了一种高效培养浸矿微生物的反应器和方法，方法包括如下步骤：(1)将营养液导入反应器中，接入浸矿微生物，曝气培养；(2)开启反应器中膜组件的抽吸泵，同时开启反应器进液泵，进行连续培养；增大出液和进液流量，然后稳定运行；(3)开启反应器的排泥泵，排出浓缩菌液；(4)收集浓缩菌液和硫酸高铁浸出剂；本发明显著增加了培养体系中的生物量，而且可混合菌组合培养，提高培养体系单位生物得率，同时解除了高铁离子对浸矿微生物的抑制效应，不仅解决了浸矿微生物培养过程细胞密度低、周期长、亚铁氧化效率低等问题，而且培养过程中连续获取了硫酸高铁浸出剂，解决铁钒和菌分离的问题。

技术领域

本发明涉及生物冶金技术微生物培养工程应用领域中的一种微生物培养装置和方法，特别是一种高效培养浸矿微生物的反应器，并同时获取高密度浸矿微生物和硫酸高铁浸出剂的方法。

技术背景

微生物冶金技术是一种从矿物中提取金属的方法，具有成本低、投入小、能耗低、环境污染小等突出优点，特别适于处理低品位矿物。目前除了铜、金、铀的三类典型生物冶金工艺获得大规模工业应用外，对于镍、钴、锌、铝、锰、铊、镓、钛、铟等的生物浸出仍在研究中。随着矿物资源的日益枯竭和人们对环境保护意识的加强，人们也越来越青睐于利用浸矿微生物来处理废矿、贫矿和城市固体废物。但由于生物冶金所用到的浸矿微生物大多属于极端微生物，具有生长缓慢、代时长、细胞得率低等特点，导致生物湿法冶金工艺较传统的处理方法生产周期长，在一定程度上降低了其成本优势。

微生物冶金的过程机理有：(1)直接作用，即微生物直接浸蚀某种矿物，与矿物发生氧化或还原反应，使反应产物溶解，进入溶液；(2)间接作用，即微生物(一种或多种微生物)催化氧化黄铁矿或Fe²⁺，产生Fe³⁺，通过Fe³⁺氧化的间接作用，浸出金属矿物；(3)直接作用和间接作用的联合。微生物反应与化学反应如下：

生物冶金工艺主要包括堆浸(Heap Leaching)、废石堆浸(Dump Leaching)和搅拌浸出(Tank Leaching)等，堆浸工艺主要通过浸出液的循环满足浸矿微生物的生长，而搅拌浸出则是通过控制一定的停留时间及回流比来确保体系中的生物量。虽然这些传统的手段在一定程度上维持了浸矿微生物的持续性浸出作用，但应对突发事件或设备周期性维护的适应性较差，必然面临补充高活性菌液的问题。因此，在微生物浸出中，微生物培养、繁殖技术以及浸出剂制备和再生技术非常重要。