[發明專利]一種利用固定化光合細菌耦合膜反應系統處理廢水的方法

有效

• 申請號: 201510099925.0
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104743677A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 張國亮;秦磊;范錚;孟琴
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

1.一種利用固定化光合細菌耦合膜反應系統處理廢水的方法，其特征在于所述固定化光合細菌耦合膜反應系統包括原水箱、收集池、可控電源單元、光合細菌生物反應器、光源和計算機控制中心，所述原水箱通過連接有蠕動泵的管路與光合細菌生物反應器連通，所述光源與可控電源單元連接并懸掛于光合細菌生物反應器上方，所述可控電源單元通過控制轉換單元與計算機控制中心連接；所述光合細菌生物反應器包括反應池、固定化光合細菌填料、加熱棒、有機玻璃擋板、膜組件、pH探頭、溶氧計探頭、感溫探頭和微孔曝氣器，所述反應池內部懸浮固定化光合細菌填料，反應池底部安裝有微孔曝氣器，所述微孔曝氣器通過連接有空氣泵的線路與可控電源單元連接，所述有機玻璃擋板將反應池分隔成加熱室和膜組件室，所述有機玻璃擋板與反應池底部留有可貫通的空隙，所述加熱室設置有加熱棒，所述加熱棒與可控電源單元連接；所述膜組件室設置有膜組件，所述膜組件的出水口通過依次連接有真空壓力表、蠕動泵和控制閥的管路與收集池連通，所述膜組件室還設置pH探頭、溶氧計探頭、感溫探頭，并分別通過控制轉換單元與計算機控制中心連接；所述固定化光合細菌填料是以磺酸化SiO₂/TiO₂介孔復合微球為載體，采用冷凍包埋法將光合細菌固定在載體中；

所述廢水處理方法為：廢水通過蠕動泵從原水箱進入裝有固定化光合細菌填料的反應池中，同時開啟光源，反應池內固定化光合細菌濃度為2-20g/L，溶解氧濃度設定為0.1-2.0mg/L，溫度控制在15-37℃，光照強度設定為1000-5000lux，水力停留時間控制在12-36h，pH的范圍為4.0-8.0，膜組件在跨膜壓差0.04-0.20MPa的條件下運行，監測膜組件出水口的水質，當膜組件出水COD小于100mg/L時，廢水達標排放。

2.如權利要求1所述利用固定化光合細菌耦合膜反應系統處理廢水的方法，其特征在于所述固定化光合細菌填料按如下方法制備：(1)以正硅酸乙酯和鈦酸丁酯為前驅體，加入到15～60mmol/L十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑的鹽酸溶液中，50～120℃反應10～36h，反應完成后，反應液離心、固體用去離子水洗滌、真空干燥，得到SiO₂/TiO₂復合微球；將SiO₂/TiO₂復合微球在400～800℃溫度下煅燒4～8h，制得SiO₂/TiO₂介孔復合微球；將所述SiO₂/TiO₂介孔復合微球浸沒于二氯甲烷中，超聲分散后，加入氯磺酸，在超聲震蕩下進行反應，室溫下反應0.5～3h，反應完成后，離心、固體用去離子水洗滌、真空干燥，制得磺酸化SiO₂/TiO₂介孔復合微球；所述正硅酸乙酯體積用量以十二烷基苯磺酸鈉質量計為3～15ml/g，所述鈦酸丁酯體積用量以十二烷基苯磺酸鈉質量計為0.1～2ml/g，所述氯磺酸體積用量以SiO₂/TiO₂介孔復合微球質量計為2～15ml/g；(2)將光合細菌培養液加入包埋液中，混勻，制成混合液，采用無菌注射器將混合液注入到磺酸化SiO₂/TiO₂介孔復合微球用水制備的懸浮液中，形成注射光合細菌的微球混懸液；所述光合細菌培養液中濕菌體含量為200～500g/L，所述包埋液中光合細菌菌體濃度為1-10g/L，所述包埋液為海藻酸鈉和聚乙二醇的混合液，所述聚乙二醇體積用量以海藻酸鈉質量計為50～100ml/g；所述光合細菌培養液中濕菌體與磺酸化SiO₂/TiO₂介孔復合微球的質量比為1:1-1:10；(3)將步驟(2)制備的注射光合細菌的微球混懸液加入交聯劑中，0～-10℃交聯固定2小時，得到的固定化光合細菌填料；所述交聯劑的體積用量以磺酸化SiO₂/TiO₂介孔復合微球質量計為200～500ml/g，所述交聯劑為CaCl₂與戊二醛的混合溶液，所述戊二醛體積用量以CaCl₂質量計為50～100ml/g。

3.如權利要求1所述利用固定化光合細菌耦合膜反應系統處理廢水的方法，其特征在于所述固定化光合細菌濃度為2-10g/L。