一种土壤修复菌剂循环发酵装置的制作方法

本发明涉及土壤修复，尤其涉及一种土壤修复菌剂循环发酵装置。

背景技术：

1、土壤修复菌剂是一类利用特定微生物菌群的代谢活动来降解或转化土壤中有害污染物的生物制剂，为保证菌剂施入土壤后能够快速定殖并发挥降解功能，通常需要预先经过液体深层发酵或固液混合发酵培养，以获得足够数量且处于高活性状态的功能菌体。

2、目前，土壤修复菌剂的工业生产多采用机械搅拌式发酵罐，由于发酵培养基中常添加较高比例的土壤颗粒、硅藻土或秸秆粉末等固体载体以增强菌剂的环境适应性，这些固体组分密度较大，在静置或搅拌不充分时极易沉积于罐体底部，导致发酵体系中的菌体、营养物与固相载体分布不均，局部基质浓度和溶氧水平差异明显，进而影响菌体的同步生长和代谢产物的累积，而依靠旋转桨叶对罐内物料进行强制混合，虽可在一定程度上改善悬浮状态，但高速旋转的桨叶会产生较强的剪切力场，对菌体细胞造成不可逆的机械损伤，反而降低了发酵效率和产品品质。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种土壤修复菌剂循环发酵装置，以解决目前的土壤修复菌剂发酵设备物料分布不均且搅拌剪切损伤菌体的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种土壤修复菌剂循环发酵装置，包括：发酵罐体，所述发酵罐体的内部设置有循环发酵仓，所述发酵罐体的侧壁顶部连接设置有物料输入管，所述发酵罐体的侧壁底部连接设置有物料输出管；

3、中心循环机构，竖向设置于所述循环发酵仓的内部中心处，所述中心循环机构包括外循环管，所述外循环管的侧壁顶部设置有外循环出口，所述外循环管的侧壁底部设置有外循环入口，所述外循环入口处设置有外循环单向阀，所述外循环单向阀的导通方向设置为由循环发酵仓朝向外循环管的内部；

4、环形活塞隔板，嵌合滑动设置于所述外循环管与所述循环发酵仓的内壁之间，所述环形活塞隔板将循环发酵仓分隔为上腔体与下腔体；

5、浮力驱动机构，连接设置于所述环形活塞隔板上，所述浮力驱动机构包括设置于所述环形活塞隔板内部的中空浮力仓，所述中空浮力仓上连接设置有排水管，所述中空浮力仓通过排水管与循环发酵仓相互连通，所述中空浮力仓上还连接设置有总输气管，所述总输气管的外端连接设置有增压输气泵；

6、通过总输气管向中空浮力仓内充气时，仓内液体经排水管排出，环形活塞隔板浮力增大并向上移动，排出中空浮力仓内气体并使发酵液经排水管进入中空浮力仓后，环形活塞隔板整体密度增大并向下沉降，环形活塞隔板下沉时将下腔体液体经外循环入口压入外循环管，并由外循环出口重新排入上腔体，从而形成周期性的内部循环。

7、进一步的，所述中心循环机构还包括设置于所述外循环管内侧的内循环管，所述内循环管的顶部连接设置有内循环输入管，所述内循环管的底部连接设置有内循环输出管；

8、所述内循环输入管的外端开口和所述内循环输出管的外端开口分别连接设置于所述外循环管的侧壁，所述内循环输入管的内端开口和所述内循环输出管的内端开口分别连接设置于内循环管的侧壁，所述内循环管通过内循环输入管以及内循环输出管与循环发酵仓相互连通；

9、所述内循环输入管的中间设置有内循环单向阀，所述内循环单向阀的导通方向设置为由循环发酵仓朝向内循环管的内部。

10、进一步的，所述环形活塞隔板的外侧环绕设置有外密封滑环，所述环形活塞隔板的内侧环绕设置有内密封滑环，所述环形活塞隔板通过外密封滑环与循环发酵仓的内壁滑动配合，所述环形活塞隔板通过内密封滑环与外循环管的外壁滑动配合。

11、进一步的，所述环形活塞隔板的下侧边缘处呈圆周状均匀环绕设置有多个支撑导向轮，所述环形活塞隔板通过所述支撑导向轮沿所述循环发酵仓的内壁上下移动支撑。

12、进一步的，所述支撑导向轮与所述环形活塞隔板之间设置有弹性支撑臂，所述支撑导向轮转动连接于弹性支撑臂的外端，所述弹性支撑臂的内端通过连接转轴与环形活塞隔板转动连接；

13、所述弹性支撑臂沿所述连接转轴向下倾斜设置，且弹性支撑臂的中间设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与环形活塞隔板和弹性支撑臂固定连接。

14、进一步的，所述环形活塞隔板的顶部竖向连接设置有第一输气管，所述第一输气管的中间设置有输气单向阀，所述第一输气管的上侧嵌套滑动设置于发酵罐体顶部竖向设置的第一固定气管中，所述环形活塞隔板上下移动时带动第一输气管在第一固定气管中封闭上下滑动；

15、所述第一固定气管的中间设置有第一调节阀，所述总输气管与第一固定气管相互连接，所述总输气管通过第一固定气管和第一输气管与中空浮力仓相互连通。

16、进一步的，所述环形活塞隔板的顶部环绕设置有环形曝气管，所述环形曝气管的外壁分布有多个主曝气喷孔，所述环形曝气管的中间竖向连接设置有第二输气管，所述第二输气管的上侧嵌套滑动设置于发酵罐体顶部竖向设置的第二固定气管中，所述环形活塞隔板上下移动时带动第二输气管在第二固定气管中封闭上下滑动；

17、所述第二固定气管的中间设置有第二调节阀，所述总输气管与第二固定气管相互连接，所述总输气管通过第二固定气管和第二输气管与环形曝气管相互连通。

18、进一步的，所述排水管竖向设置于所述中空浮力仓的内部，所述排水管的底部开口位于所述中空浮力仓的底部，所述排水管的顶部开口位于环形活塞隔板的上方。

19、进一步的，所述中空浮力仓的顶部连接设置有排气管，所述排气管的中间设置有电磁开关阀，所述排气管的顶端与位于环形活塞隔板上方的辅曝气管相互连接，所述辅曝气管的外壁均匀分布有多个辅曝气喷孔。

20、进一步的，所述循环发酵仓的底部中心处设置有环形收纳槽，所述环形收纳槽的内侧嵌合竖向滑动设置有封闭套管，所述封闭套管与所述外循环管之间相互配合设置；

21、所述封闭套管沿环形收纳槽向上滑动时嵌套至外循环管的底部，并同时封闭外循环入口和内循环输出管在外循环管侧壁上的开口；

22、所述封闭套管的底部设置有联动磁环，所述环形收纳槽的底部设置有电磁铁，所述电磁铁与所述联动磁环之间设置有密封弹簧。

23、本发明的有益效果：从上面所述可以看出，本发明提供的一种土壤修复菌剂循环发酵装置，通过利用环形活塞隔板的往复升降运动，配合外循环管构成闭合循环通路，隔板下沉时将下腔体液体压入外循环管，液体沿管体上升后由顶部出口排入上腔体，形成由下至上的定向输送，隔板上升时则改变腔体容积分布，由此，发酵液在罐内持续流动，使菌剂与土壤颗粒保持悬浮混合状态，有效防止固体组分在底部沉积，并且相较于传统的旋转机械搅拌，该循环方式不依靠高速桨叶切割液体，而是通过隔板大截面推移及管路导流实现物料交换，液体流动较为平缓，能够避免桨叶旋转产生的剪切力对菌体细胞造成物理损伤，有利于维持较高的菌种存活率和代谢活性，从而保障发酵产物的品质稳定性。

1.一种土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述中心循环机构(2)还包括设置于所述外循环管(21)内侧的内循环管(22)，所述内循环管(22)的顶部连接设置有内循环输入管(221)，所述内循环管(22)的底部连接设置有内循环输出管(222)；

3.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述环形活塞隔板(4)的外侧环绕设置有外密封滑环(41)，所述环形活塞隔板(4)的内侧环绕设置有内密封滑环(42)，所述环形活塞隔板(4)通过外密封滑环(41)与循环发酵仓(11)的内壁滑动配合，所述环形活塞隔板(4)通过内密封滑环(42)与外循环管(21)的外壁滑动配合。

4.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述环形活塞隔板(4)的下侧边缘处呈圆周状均匀环绕设置有多个支撑导向轮(53)，所述环形活塞隔板(4)通过所述支撑导向轮(53)沿所述循环发酵仓(11)的内壁上下移动支撑。

5.根据权利要求4所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述支撑导向轮(53)与所述环形活塞隔板(4)之间设置有弹性支撑臂(5)，所述支撑导向轮(53)转动连接于弹性支撑臂(5)的外端，所述弹性支撑臂(5)的内端通过连接转轴(51)与环形活塞隔板(4)转动连接；

6.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述环形活塞隔板(4)的顶部竖向连接设置有第一输气管(312)，所述第一输气管(312)的中间设置有输气单向阀(313)，所述第一输气管(312)的上侧嵌套滑动设置于发酵罐体(1)顶部竖向设置的第一固定气管(31)中，所述环形活塞隔板(4)上下移动时带动第一输气管(312)在第一固定气管(31)中封闭上下滑动；

7.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述环形活塞隔板(4)的顶部环绕设置有环形曝气管(323)，所述环形曝气管(323)的外壁分布有多个主曝气喷孔(324)，所述环形曝气管(323)的中间竖向连接设置有第二输气管(322)，所述第二输气管(322)的上侧嵌套滑动设置于发酵罐体(1)顶部竖向设置的第二固定气管(32)中，所述环形活塞隔板(4)上下移动时带动第二输气管(322)在第二固定气管(32)中封闭上下滑动；

8.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述排水管(61)竖向设置于所述中空浮力仓(6)的内部，所述排水管(61)的底部开口位于所述中空浮力仓(6)的底部，所述排水管(61)的顶部开口位于环形活塞隔板(4)的上方。

9.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述中空浮力仓(6)的顶部连接设置有排气管(62)，所述排气管(62)的中间设置有电磁开关阀(63)，所述排气管(62)的顶端与位于环形活塞隔板(4)上方的辅曝气管(64)相互连接，所述辅曝气管(64)的外壁均匀分布有多个辅曝气喷孔(65)。

10.根据权利要求1所述的土壤修复菌剂循环发酵装置，其特征在于，所述循环发酵仓(11)的底部中心处设置有环形收纳槽(7)，所述环形收纳槽(7)的内侧嵌合竖向滑动设置有封闭套管(71)，所述封闭套管(71)与所述外循环管(21)之间相互配合设置；