【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化亚铁硫杆菌培养，具体涉及一种提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养装置及培养方法。
技术介绍
1、氧化亚铁硫杆菌的生长习性好氧嗜酸，能够将o2作为电子受体，通过固定大气中的co2或是利用较低浓度的甲酸盐来获得碳源，通过将fe2+氧化生成fe3+或将单质硫、还原性无机硫化合物氧化为硫酸盐而获得生长所需的能量，广泛存在于酸性矿山水及含铁或硫的酸性环境中。这种特殊的代谢方式使其成为金属硫化矿生物浸出过程中的关键生物之一，并且被广泛用作生物冶金模式细菌。
2、氧化亚铁硫杆菌的缺点是生长繁殖速度慢，氧化fe2+速度低，对于生长环境变化较敏感，生长活性易受环境因素的影响，如果超过或低于最佳生长温度(30～35℃)时，细菌的生长几乎停止；另外ph值低于1.5时，细菌生长就受到强烈抑制，但超过2.5时，fe 3+水解产生大量沉淀，工程应用又会受到限制。由于氧化亚铁硫杆菌特殊的生长习性，实现其高效放大培养的限制因素较多，因此实际生产中，通过细菌培养池自然培养出的细菌浓度较低，一般为104～105个/l，同时也存在培养速度慢、条件控制困难、培养效率低的缺点。因此，通过控制细菌的培养条件，提高细菌的培养密度，有利于实现浸矿细菌的高效放大培养。
3、目前国内对于氧化亚铁硫杆菌的培养效率的提高主要集中在培养装置的优化，尽可能为细菌的生长提供恒定的温度和适宜的ph环境。细菌培养反应器内装置传感器和在线监测设备，可以实时显示温度、ph、电位等参数，另外还加强了细菌的连续培养，一定程度上提高了细菌的培养效率。
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技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养装置及培养方法，该培养装置及培养方法能够在不改变9k培养基成分及浓度的前提下，大幅提高氧化亚铁硫杆菌生长稳定期的菌体密度，有利于进一步减少培养容器的体积，降低培养基的消耗，提高氧化亚铁硫杆菌的培养效率。
2、本专利技术实现上述目的采取的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养装置，包括菌体培养罐、fe3+电解还原箱、恒电位仪、空气压缩机、第一蠕动泵和第二蠕动泵；
4、所述菌体培养罐由上罐体和与所述上罐体连通的下罐体组成；
5、所述fe3+电解还原箱包括还原室、氧化室、以及分隔所述还原室和所述氧化室的阳离子交换膜；所述还原室内固定有工作电极和参比电极，所述氧化室内固定有辅助电极；
6、所述恒电位仪分别通过导线与所述工作电极、参比电极和辅助电极连接；
7、所述空气压缩机的出气端通过第一管道与所述下罐体连接，且所述第一管道上设有第一阀门；
8、所述第一蠕动泵的出液端通过第三管道与所述上罐体的上部连接，所述第一蠕动泵的进液端通过第五管道与所述还原室的下部连接，且所述第三管道上设有第三阀门，所述第五管道上设有第五阀门；
9、所述第二蠕动泵的进液端通过第二管道与所述上罐体的下部连接，所述第二蠕动泵的出液端通过第四管道与所述还原室的上部连接，所述第二管道上设有第二阀门，所述第四管道上设有第四阀门。
10、进一步的，所述上罐体为两端开口的圆柱形容器，所述下罐体为顶端开口的圆锥形容器，所述上罐体的底端与所述下罐体的顶端固定连接，所述上罐体顶部设有盖子。
11、进一步的，所述下罐体的底部固定有曝气盘，所述曝气盘的进气端通过所述第一管道与所述空气压缩机的出气端连接；所述第一阀门设置在所述第一管道与所述曝气盘的连接处；
12、和/或，所述第二阀门和第三阀门均固定在所述上罐体的外壁上；
13、和/或，所述第四阀门和第五阀门均固定在所述还原室的外壁上。
14、进一步的，所述菌体培养罐的外壁上固定有加热带。
15、进一步的，所述还原室和氧化室通过法兰连接，所述法兰上加工有u型槽，所述u型槽内置密封圈，所述阳离子交换膜通过所述密封圈密封。
16、本专利技术还提供上述培养装置提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养方法，包括以下步骤：
17、s1：将氧化亚铁硫杆菌以5％～10％的接种浓度，接种于9k液体培养基中进行一级扩大培养，调节ph至2.0，在恒温摇床中振荡培养，24h后，每间隔4h测定9k液体培养基中的fe2+浓度，当fe2+浓度低于50mg·l-1时，则判定氧化亚铁硫杆菌生长进入稳定期，得到一级扩大菌液；
18、s2：将步骤s1得到的所述一级扩大菌液按照体积比1∶9接种于9k液体培养基中，通入空气进行二级扩大培养，培养24h后，得到二级扩大菌液；
19、s3：打开空气压缩机和第一阀门，将步骤s2中得到的所述二级扩大菌液从上罐体的顶部打入，当二级扩大菌液没过第二阀门以后，打开第二阀门和第四阀门，同时打开第二蠕动泵，使二级扩大菌液经第二蠕动泵由菌体培养罐流向还原室，同时向氧化室内加入无铁9k培养液，添加速度与第二蠕动泵的流速一致，使氧化室和还原室的液面保持相同的上升高度；
20、对恒电位仪进行预热，预热完成后运行恒电位仪，当氧化室和还原室内的菌液的液面距fe3+电解还原箱的顶端2～5cm时，停止向氧化室注入无铁9k培养液，同时打开第五阀门和第三阀门，启动第一蠕动泵，使菌液由还原室流向上罐体，保持第一蠕动泵的流速和第二蠕动泵的流速一致；
21、待上罐体的液面距离第三阀门的下边缘2～5cm时，停止向上罐体打入所述二级扩大菌液，30℃加热培养；
22、s4：每间隔4h取样并检测菌体培养罐内菌体的生长情况，当菌体数量稳定时即可停止培养，得到氧化亚铁硫杆菌。
23、进一步的，步骤s1中，
24、采用硫酸调节ph至2.0；
25、和/或，所述振荡培养的培养温度为30℃；
26、和/或，所述振荡培养的振荡频率为150r/min。
27、进一步的，步骤s3中，
28、所述空气压缩机的压缩空气以6l/min的速度通入下罐体；
29、和/或，所述恒电位仪的极化电位设置为50mv。
30、进一步的，步骤s4中，采用血球计数法测定细菌密度。
31、进一步的，所述9k培养液成分及含量:(nh4)2so4 3.0g·l-1，k2hpo40.5g·l-1，kcl0.10g·l-1，ca(no3)2 0.01g·l-1，mgso4·7h2o 0.5g·l-1，feso4·7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养装置，其特征在于，包括菌体培养罐(1)、Fe3+电解还原箱(2)、恒电位仪(3)、空气压缩机(4)、第一蠕动泵(5)和第二蠕动泵(6)；
2.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述上罐体(1-1)为两端开口的圆柱形容器，所述下罐体(1-2)为顶端开口的圆锥形容器，所述上罐体(1-1)的底端与所述下罐体(1-2)的顶端固定连接，所述上罐体(1-1)顶部设有盖子。
3.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述下罐体(1-2)的底部固定有曝气盘(1-3)，所述曝气盘(1-3)的进气端通过所述第一管道(12)与所述空气压缩机(4)的出气端连接；所述第一阀门(7)设置在所述第一管道(12)与所述曝气盘(1-3)的连接处；
4.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述菌体培养罐(1)的外壁上固定有加热带(1-4)。
5.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述还原室(2-1)和氧化室(2-2)通过法兰(2-7)连接，所述法兰(2-7)上加工有U型槽，所述U型槽内置密封圈，所述阳离子交
6.采用权利要求1-5任何一项所述的培养装置提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的培养方法，其特征在于，步骤S1中，
8.根据权利要求6所述的培养方法，其特征在于，步骤S3中，
9.根据权利要求6所述的培养方法，其特征在于，步骤S4中，采用血球计数法测定细菌密度。
10.根据权利要求6所述的培养方法，其特征在于，所述9K培养液成分及含量:(NH4)2SO43.0g·L-1，K2HPO4 0.5g·L-1，KCl 0.10g·L-1，Ca(NO3)2 0.01g·L-1，MgSO4·7H2O 0.5g·L-1，FeSO4·7H2O 44.7g·L-1；
...【技术特征摘要】
1.提高氧化亚铁硫杆菌生长密度的培养装置，其特征在于，包括菌体培养罐(1)、fe3+电解还原箱(2)、恒电位仪(3)、空气压缩机(4)、第一蠕动泵(5)和第二蠕动泵(6)；
2.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述上罐体(1-1)为两端开口的圆柱形容器，所述下罐体(1-2)为顶端开口的圆锥形容器，所述上罐体(1-1)的底端与所述下罐体(1-2)的顶端固定连接，所述上罐体(1-1)顶部设有盖子。
3.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述下罐体(1-2)的底部固定有曝气盘(1-3)，所述曝气盘(1-3)的进气端通过所述第一管道(12)与所述空气压缩机(4)的出气端连接；所述第一阀门(7)设置在所述第一管道(12)与所述曝气盘(1-3)的连接处；
4.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述菌体培养罐(1)的外壁上固定有加热带(1-4)。
5.根据权利要求1所述的培养装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：田江涛，张凯熙，葛阳阳，王素，危刚，王强，杨一，杨嘉辉，汪亚轩，
申请(专利权)人：河北省地质实验测试中心，
类型：发明
国别省市：
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