[實用新型]一種滾筒式菌藻旋轉生物膜反應器

有效

• 申請號: 201820090907.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN207877390U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 周文廣;韓佩;李晶晶;王麟;汪瑜;吳先軍;徐舒霞
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F3/08
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 許艷

一種滾筒式菌藻旋轉生物膜反應器是將藻細胞附著于貼壁材料，并固定在滾筒式裝置上，旋轉于營養物質豐富的廢水和富含CO₂的空氣中，微藻膜長至一定厚度時經刮刀采收當作微藻肥料，能降低微藻采收成本和提高經濟效益。旋轉生物膜反應器主要包括活性污泥系統和滾筒式旋轉藻生物膜系統，是在傳統活性污泥工藝基礎上，融入了微藻廢水處理系統，既高效去除廢水的COD、N、P等營養物，同時活性污泥中的微生物代謝產生的CO₂可促進微藻生長，微藻光合作用為活性污泥中微生物提供O₂而部分降低曝氣能耗，微藻的存在可部分降低剩余活性污泥量。

技術領域

本實用新型涉及一種滾筒式菌藻旋轉生物膜反應器，具體屬于廢水處理技術領域。

背景技術

傳統活性污泥法是以單純的凈化水質為目的，在處理廢水的過程中，需要進行長時間的鼓風、機械曝氣或聯合曝氣向廢水中微生物提供氧氣以降解營養物質，這個過程需要消耗大量的電能，是一個“以能耗能”的方法。在活性污泥中微生物降解有機廢物的過程中，還將釋放出微生物呼吸產生的CO₂排放進入空氣中，加劇了溫室效應。此外，標準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%，數量巨大，其后續的處理處置也是一個世界性難題。

自上個世紀50年代以來，微藻對廢水中N、P的去除能力得到了研究者的廣泛關注，不同于細菌，藻類可同時去除N和P，且工藝操作較簡單。藻細胞對P的吸收機制尤為高效和突出，它從環境中吸收的P遠超過其正常生長對正磷酸鹽的需求，過量的P被藻細胞吸收、積聚。這種獨特的功能極大地提高了微藻對廢水中磷的去除效率。因此單純微藻系統或菌藻系統的引入，近年來成為解決傳統活性污泥法深度處理不同有機廢水局限的新思路，如廈門大學李清彪等人公開了一種《用于處理沼液超標氮磷的膜式光生物反應器及其處理方法》（CN103910434），其方法特點是將培養好的微藻與沼液在圓柱形中空纖維膜內部和外部分別循環，利用微藻吸收沼液中氮磷達到廢水處理的目的。然而微藻的采收一直是微藻處理廢水的限制因素，這是由于微藻個體微小并且細胞表面帶負電荷造成的，研究表明，大規模培養過程中微藻采收成本約占總成本的20%以上。現階段的研究多采用微藻固定化培養來達到在廢水處理中降低采收成本的目的。如趙永軍等申請了專利《一種處理沼液的菌藻共生系統及其應用》（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藥劑以形成菌藻共生球，增加了處理成本。南昌大學巫小丹等人公開了《一種光生物膜反應器及在污水處理、固碳和微藻采收中的應用》（CN107012072A），該發明利用的是傳統的廢水在膜材料上循環的方式，利用垂直懸掛的膜材料高密度培養微藻并去除廢水中營養物質，最后通過簡單機械收刮收獲微藻。以上公開的發明中均采用液體循環的方式，即“水動膜不動”，其液體循環過程需要大量的能耗，而且液體循環會一定程度上限制了微藻細胞的CO₂固定效率，雖然巫小丹等人采用了CO₂容器系統以提高氣體傳質速率，但該系統同樣需要能耗來運行。

本實用新型提供了一種滾筒式菌藻旋轉生物膜反應器，可有效克服上述問題，本實用新型獨創性地采用了旋轉膜方式設計，即“膜動水不動”，在藻膜緩慢旋轉出廢水外而暴露在空氣中時可大大提高微藻的固碳效率，并充分利用光源，由于旋轉速度緩慢，系統所需能耗較低。因此本實用新型不僅能高效低成本地采收微藻生物質，還能高效去除污水中的COD、N和P，同時大幅度減少傳統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，同時通過菌藻共生系統，可部分減少剩余污泥的排放量，從而達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，提高了其經濟和社會價值。

發明內容