[发明专利]一种微生物催化制备聚合硫酸铁的装置和制备方法

权利要求书

1.一种微生物催化制备聚合硫酸铁的装置，其特征在于，所述装置设置在污水处理厂中，所述装置包括生物反应器，生物反应器分别通过出液管和出料管与PFS产品储存罐和沉淀物储存罐连接，PFS产品储存罐通过输送管道与二沉池入口连接，二沉池和出水口通过进水管与生物反应器连接；所述生物反应器上安装曝气装置，所述曝气装置包括气管和曝气头，曝气头在生物反应器内部，气管的另一端与污水处理厂中的曝气系统连接；

所述微生物催化制备聚合硫酸铁的装置还包括反应液池和/或种子液池，所述反应液池和/或种子液池分别通过进水管与二沉池或出水口连接，再通过反应液管和/或种子液管与生物反应器连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在二沉池后，出水口前还包括混凝沉淀池，具体的，所述微生物催化制备聚合硫酸铁的装置中生物反应器通过出液管与PFS产品储存罐连接，生物反应器通过出料管与沉淀物储存罐连接，PFS产品储存罐通过输送管道与二沉池出口连接，二沉池、混凝沉淀池或出水口通过进水管与生物反应器连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微生物催化制备聚合硫酸铁的装置还包括反应液池和/或种子液池，所述反应液池和/或种子液池分别通过进水管与二沉池、混凝沉淀池或出水口连接，反应液池和/或种子液池再通过反应液管、种子液管与生物反应器连接。

4.一种根据权利要求1-3任一所述的装置同步制备聚合硫酸铁和类芬顿催化剂的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)向生物反应器中注入水，加入工业级固体硫酸亚铁形成FeSO₄·7H₂O25-450g/L的水溶液，加入无机盐形成硫酸亚铁无机盐溶液，引入菌种配制成微生物反应液；

(2)反应温度在20-40℃之间，通过曝气装置控制溶解氧为0.5-8ppm，实时监测反应器中Fe²⁺浓度，待溶液中Fe²⁺浓度低于0.1％时完成一次合成，通过出液管分出30-50％反应液至PFS产品储存罐，经过熟化得到聚合硫酸铁；

(3)向生物反应器中补加相同体积步骤(1)所述的硫酸亚铁无机盐溶液，继续重复步骤(2)所述的操作，每次收集30-50％反应液至PFS产品储存罐；

(4)经过5-10个重复操作后，生物反应器底部累积铁矿物沉淀，通过出料管将沉淀物输送到沉淀物储存罐，将沉淀物浓缩得到类芬顿催化剂；

所述步骤(1)所述的水来自污水处理厂二沉池或混凝沉淀池或出水口的水，所述菌种组成中优势菌种为氧化亚铁硫杆菌，菌落组成满足氧化亚铁硫杆菌85-90％、嗜酸菌5-15％即可。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述同步制备聚合硫酸铁和类芬顿催化剂的方法包括如下步骤：

(1)配制反应液和种子液，向生物反应器加入反应液和种子液配制成微生物反应液；

(2)反应温度在20-40℃之间，通过曝气装置控制溶解氧为2-4ppm，实时监测反应器中Fe²⁺浓度，待溶液中Fe²⁺浓度低于0.1％时完成一次合成，通过出液管分出30-50％反应液至PFS产品储存罐，经过熟化得到聚合硫酸铁；

(3)补加相同体积步骤(1)所述的反应液，继续重复步骤(2)所述的操作，每次收集30-50％反应液至PFS产品储存罐；

(4)经过5-10个重复操作后，生物反应器底部积累铁矿物沉淀，通过出料管将沉淀物输送到沉淀物储存罐，将沉淀物浓缩得到类芬顿催化剂。