[發(fā)明專利]一種基于除磷脫氮的菌藻旋轉(zhuǎn)生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810053999.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN108163972B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周文廣;吳代赦;韓佩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/12
• 分類號(hào): C02F3/12;C02F3/32
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 許艷

一種基于除磷脫氮的菌藻旋轉(zhuǎn)生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及應(yīng)用是將藻細(xì)胞附著于貼壁材料，并固定在可旋轉(zhuǎn)裝置上，旋轉(zhuǎn)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的廢水和富含COsubgt;2/subgt;的空氣中，微藻膜長(zhǎng)至一定厚度時(shí)經(jīng)刮刀采收當(dāng)作微藻肥料，能降低微藻采收成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。旋轉(zhuǎn)生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)主要包括活性污泥系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)藻生物膜系統(tǒng)，是在傳統(tǒng)活性污泥工藝基礎(chǔ)上，融入了微藻廢水處理系統(tǒng)，既高效去除廢水的COD、N、P等營(yíng)養(yǎng)物，同時(shí)活性污泥中的微生物代謝產(chǎn)生的COsubgt;2/subgt;可促進(jìn)微藻生長(zhǎng)，微藻光合作用為活性污泥中微生物提供Osubgt;2/subgt;而部分降低曝氣費(fèi)用，微藻存在可部分降低剩余活性污泥量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于除磷脫氮的菌藻旋轉(zhuǎn)生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及應(yīng)用，具體屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)活性污泥法是以單純的凈化水質(zhì)為目的，在處理廢水的過(guò)程中，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的鼓風(fēng)、機(jī)械曝氣或聯(lián)合曝氣向廢水中微生物提供氧氣以降解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，

這個(gè)過(guò)程需要消耗大量的電能，是一個(gè)“以能耗能”的方法。在活性污泥中微生物降解有機(jī)廢物的過(guò)程中，還將釋放出微生物呼吸產(chǎn)生的CO₂排放進(jìn)入空氣中，加劇了溫室效應(yīng)。此外，標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法廢水處理工藝剩余污泥量約為入流廢水量的1.5%，數(shù)量巨大，其后續(xù)的處理處置也是一個(gè)世界性難題。

自上個(gè)世紀(jì)50年代以來(lái)，微藻對(duì)廢水中N、P的去除能力得到了研究者的廣泛關(guān)注，不同于細(xì)菌，藻類可同時(shí)去除N和P，且工藝操作較簡(jiǎn)單。藻細(xì)胞對(duì)P的吸收機(jī)制尤為高效和突出，它從環(huán)境中吸收的P遠(yuǎn)超過(guò)其正常生長(zhǎng)對(duì)正磷酸鹽的需求，過(guò)量的P被藻細(xì)胞吸收、積聚。這種獨(dú)特的功能極大地提高了微藻對(duì)廢水中磷的去除效率。因此單純微藻系統(tǒng)或菌藻系統(tǒng)的引入，近年來(lái)成為解決傳統(tǒng)活性污泥法深度處理不同有機(jī)廢水局限的新思路，如廈門大學(xué)李清彪等人公開了一種《用于處理沼液超標(biāo)氮磷的膜式光生物反應(yīng)器及其處理方法》（CN103910434），其方法特點(diǎn)是將培養(yǎng)好的微藻與沼液在圓柱形中空纖維膜內(nèi)部和外部分別循環(huán)，利用微藻吸收沼液中氮磷達(dá)到廢水處理的目的。然而微藻的采收一直是微藻處理廢水的限制因素，這是由于微藻個(gè)體微小并且細(xì)胞表面帶負(fù)電荷造成的，研究表明，大規(guī)模培養(yǎng)過(guò)程中微藻采收成本約占總成本的20%以上。現(xiàn)階段的研究多采用微藻固定化培養(yǎng)來(lái)達(dá)到在廢水處理中降低采收成本的目的。如趙永軍等申請(qǐng)了專利《一種處理沼液的菌藻共生系統(tǒng)及其應(yīng)用》（CN106219765A），公開了一種將微藻和真菌固定化小球處理沼液廢水的方法，然而該方法需要另外添加化學(xué)藥劑以形成菌藻共生球，增加了處理成本。南昌大學(xué)巫小丹等人公開了《一種光生物膜反應(yīng)器及在污水處理、固碳和微藻采收中的應(yīng)用》（CN107012072A），該發(fā)明利用的是傳統(tǒng)的廢水在膜材料上循環(huán)的方式，利用垂直懸掛的膜材料高密度培養(yǎng)微藻并去除廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，最后通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械收刮收獲微藻。以上公開的發(fā)明中均采用液體循環(huán)的方式，即“水動(dòng)膜不動(dòng)”，其液體循環(huán)過(guò)程需要大量的能耗，而且液體循環(huán)會(huì)一定程度上限制了微藻細(xì)胞的CO₂固定效率，雖然巫小丹等人采用了CO₂容器系統(tǒng)以提高氣體傳質(zhì)速率，但該系統(tǒng)同樣需要能耗來(lái)運(yùn)行。

本發(fā)明提供了一種基于除磷脫氮的菌藻旋轉(zhuǎn)生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及應(yīng)用，可有效克服上述問(wèn)題，本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性地采用了旋轉(zhuǎn)膜方式，即“膜動(dòng)水不動(dòng)”，在藻膜緩慢旋轉(zhuǎn)出廢水外而暴露在空氣中時(shí)可大大提高微藻的固碳效率，并充分利用光源，由于旋轉(zhuǎn)速度緩慢，系統(tǒng)所需能耗較低。因此本發(fā)明不僅能高效低成本地采收微藻生物質(zhì)，還能高效去除污水中的COD、N和P，同時(shí)大幅度減少傳統(tǒng)活性污泥法所需的曝氣能耗，且活性污泥法排放的CO₂能被微藻光合作用吸收利用，減少了CO₂的排放量，同時(shí)通過(guò)菌藻共生系統(tǒng)，可部分減少剩余污泥的排放量，從而達(dá)到污水處理效益的最大化，而且采收后的微藻還能用于制備微藻肥料，提高了其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容