[实用新型]一种双膜曝气好氧甲烷氧化菌培养装置

说明书

本实用新型公开了一种双膜曝气好氧甲烷氧化菌培养装置，该装置的反应装置腔体外壁内夹有温控系统，反应装置腔体底部下方安装有搅拌系统，反应装置腔体侧壁安装有pH传感器；反应装置腔体内部上方安装有氧气曝气膜组件和甲烷曝气膜组件；反应装置腔体的内部顶部安装有溶解氧感应探头，反应装置腔体顶部安装有出气液封装置，反应装置腔体一侧中部安装有出水装置，另一侧下部安装有进水装置。本实用新型基于甲烷和氧气在水中溶解度较低，不能向反应装置中微生物提供充足碳源和能源，且甲烷在空气或氧气中混合后超过一定比例会有爆炸危险的问题，通过双膜曝气的方式，提高溶液中甲烷和氧气的溶解量，适用于高效培养好氧甲烷氧化菌。

技术领域

本实用新型涉及一种好氧甲烷氧化菌高效培养装置，具体涉及一种双膜曝气好氧甲烷氧化菌培养装置，属于环境生物技术领域，具体适用于以甲烷和氧气为基质生长的好氧甲烷氧化菌的高效培养。

背景技术

温室气体的持续排放导致全球气候变暖，引起冰川融化、海平面上升和极端天气频发等一系列环境问题，对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转的影响。甲烷是地球大气中仅次于二氧化碳的第二大温室气体，虽然当前甲烷在大气中的浓度远不及二氧化碳，但其温室效应却是CO₂的28倍，对大气辐射强度贡献超过18％，对气候变化的影响比二氧化碳更为显著。

甲烷氧化菌是一种以甲烷作为唯一碳源和能源进行同化和异化代谢的特殊微生物，广泛存在于土壤、稻田、森林、沼泽、河流、湖泊和海洋等自然环境中，可以有效降解大气中的甲烷，减少温室气体甲烷排放，在全球气候变化和整个生态系统碳循环过程中起着重要的作用。此外，甲烷氧化菌在生产单细胞蛋白和新功能酶等生物工程领域、在水陆生态环境中碳、氧、氮循环应用等方面具有重大的开发潜力。

传统的甲烷氧化菌富集培养方法大多采用纯培养或混合培养发酵的方式，但是与基于糖类等易溶性有机质培养菌体的传统工艺相比，甲烷氧化菌的生长、生物合成及污染物降解依赖于甲烷和氧气等气相底物，而甲烷和氧气在水溶液中的溶解度很低(常温常压下分别为22mg/L和9mg/L)，气液传质速率低，不能为甲烷氧化菌提供充足的碳源和能源物质导致细胞生长缓慢、细胞密度低、生物合成速率慢，极大限制甲烷氧化菌的大规模应用。此外，甲烷与空气或氧气的混合物浓度超过一定比例会有爆炸的风险，威胁安全生产。一些研究通过提高反应体系中的气液比例，增加气速，提高搅拌速率或添加硅油、石蜡油等有机相作为甲烷的载体提高转化效率，还有通过设计改变反应装置构型以期增强甲烷和氧气的传质。但是上述强化措施基建投资大、工艺复杂、动力消耗高，导致运行成本增加和资源浪费，额外添加有机相还会使杂菌生长，也并未从根本上解决威胁生产安全的问题。

因此，提高氧气与甲烷在水中的传质速率，避免甲烷和氧气或空气的直接接触，开发实现安全高效的供气技术是实现甲烷氧化菌广泛应用的关键。

实用新型内容

本实用新型基于甲烷和氧气在水中溶解度相对较低，不能向反应装置中微生物提供充足的碳源和能源，且甲烷在空气或氧气中混合后超过一定比例会有爆炸的危险的问题，提出一种新型好氧甲烷氧化菌培养装置及培养方法。

为达此目的，本实用新型提出一种双膜曝气好氧甲烷氧化菌培养装置台包括反应装置腔体、温控系统、搅拌系统、氧气曝气膜组件、甲烷曝气膜组件、高压氧气气体储存罐、氧气供气管路、高压甲烷气体存储罐、甲烷供气管路、进水装置、出水装置、出气液封装置、pH传感器、溶解氧感应探头和溶解氧控制装置；