[發(fā)明專利]一種薄層表面流廢水處理載體、廢水處理與菌體回收系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911397326.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111137984B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫健;張鴻郭
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東博源環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;B01J31/32;B01J31/06;C12M1/00;C12M1/26
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種薄層表面流廢水處理載體，其特征在于依次包含表面具有納米小孔陣列的導(dǎo)電玻璃層、超濾膜層和碳基底催化層；其中，碳基底催化層為表面具有聚吡咯-Mn-Fe復(fù)合膜、且在與超濾膜層不接觸的一面的聚吡咯Mn-Fe復(fù)合膜上進(jìn)一步包含防水層的碳材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層表面流廢水處理載體，其特征在于：

所述的表面具有納米小孔陣列的導(dǎo)電玻璃通過如下方法制備得到：

通過激光表面刻蝕技術(shù)，在導(dǎo)電玻璃層表面形成納米小孔陣列，其中，刻蝕參數(shù)為：小孔間距20~100 nm，小孔直徑30~80 nm，小孔深度10~50 nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層表面流廢水處理載體，其特征在于：

所述的碳基底催化層通過如下方法制備得到：

（1）將納米Mn₃O₄、納米Fe₃O₄加入到氯化鉀電解質(zhì)溶液中，超聲30~60min；

（2）在隔絕空氣的條件下，在步驟（1）的反應(yīng)體系中加入吡咯單體，繼續(xù)攪拌30~60min；其中，吡咯的用量為步驟（1）的反應(yīng)體系體積的0.1~1%；

（3）將碳材料作為電極浸沒于步驟（2）的反應(yīng)體系中，然后施加0.8~1.2 V恒電位，得到表面具有聚吡咯Mn-Fe復(fù)合膜的碳材料；

（4）在步驟（3）制得的表面具有聚吡-Mn-Fe復(fù)合膜的碳材料的其中一面上進(jìn)一步涂覆防水層，得到碳基底催化層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄層表面流廢水處理載體，其特征在于：

步驟（1）中所述的Mn₃O₄和納米Fe₃O₄的質(zhì)量比為（1:5）~（1:2）。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄層表面流廢水處理載體，其特征在于：

步驟（3）中所述的碳材料為碳紙或碳布；

步驟（4）中所述的防水層為聚四氟乙烯層。

6.權(quán)利要求1~5任一項所述的薄層表面流廢水處理載體的制備方法，其特征在于包含如下步驟：

將表面具有納米小孔陣列的導(dǎo)電玻璃層、超濾膜層和碳基底催化層依次疊加放置，得到薄層表面流廢水處理載體。

7.權(quán)利要求1~5任一項所述的薄層表面流廢水處理載體在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

8.一種光合細(xì)菌薄層表面流廢水處理和菌體回收系統(tǒng)，其特征在于包含若干權(quán)利要求1~5任一項所述的薄層表面流廢水處理載體。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光合細(xì)菌薄層表面流廢水處理和菌體回收系統(tǒng)，其特征在于還包含密封罩、斜板角度調(diào)節(jié)液壓裝置、穩(wěn)壓電源、菌體刮擦收集器、菌體收集塔、出水收集裝置；其中，薄層表面流廢水處理載體上方設(shè)置有密封罩，兩者組成具有封閉空間結(jié)構(gòu)的斜板式薄層表面流裝置；該斜板式薄層表面流裝置兩側(cè)設(shè)有進(jìn)水口和出水口，斜板角度調(diào)節(jié)液壓裝置與該斜板式薄層表面流裝置一側(cè)連接；穩(wěn)壓電源的正極與薄層表面流廢水處理載體的導(dǎo)電玻璃層連接，穩(wěn)壓電源的負(fù)極與薄層表面流廢水處理載體的碳基底催化層連接；菌體刮擦收集器、菌體收集塔和出水收集裝置分別與斜板式薄層表面流裝置連接。

10.一種廢水處理和菌體回收的方法，其特征在于包含如下步驟：

（1）啟動權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，使光合細(xì)菌在薄層表面流廢水處理載體上覆膜生長，形成薄層表面流廢水處理載體表面初次掛膜；

（2）薄層表面流廢水處理載體表面初次掛膜后，將廢水通過斜板式薄層表面流裝置的進(jìn)水口進(jìn)入裝置內(nèi)；光照、空氣隔絕條件下，使廢水沿薄層表面流廢水處理載體的表面進(jìn)行薄層表面流動，其中，通過斜板角度調(diào)節(jié)液壓裝置調(diào)節(jié)薄層表面流廢水處理載體的傾斜角度以控制水力停留時間，斜板式薄層表面流裝置內(nèi)維持厭氧狀態(tài)；同時，啟動分別與導(dǎo)電玻璃層、碳底基催化層連接的穩(wěn)壓電源；

（3）待光合細(xì)菌在導(dǎo)電玻璃層表面形成的生物膜達(dá)到設(shè)計的厚度，菌體刮擦收集器沿導(dǎo)電玻璃層表面刮擦光合細(xì)菌生物量至菌體收集塔；廢水經(jīng)薄層表面流廢水處理載體處理后進(jìn)入出水收集裝置；

步驟（1）中所述的覆膜生長的培養(yǎng)基的組分為：

7.76 g/L K₂HPO₄·3H₂O、2.53 g/L KH₂PO₄、0.006 g/L檸檬酸鐵、0.006 g/L檸檬酸、0.001 g/L EDTA-Na₂、0.31g/L NH₄Cl、0.13g/L KCl、1.25 g/L MgSO₄·7H₂O、0.03 g/LNTAN(CH₂COOH)₃、0.002 g/L FeSO₄·7H₂O、0.01 g/L MnCl₂·4H₂O、0.0035 g/L ZnSO₄·7H₂O、0.0015 g/L CaCl₂、0.0035 g/L AlK(SO₄)₂·12H₂O、0.002 g/L CoCl₂·6H₂O、0.0007g/L CaCl₂·2H₂O、0.02 g/L NaCl、0.0002 g/L CuSO₄·5H₂O、0.0002 g/L H₃BO₃、0.0003 g/L NaSeO₃、0.0005 g/L NiCl₂·6H₂O、0.00025 g/L NaM_OO₄·2H₂O、0.0005 g/L Na₂WO₄·2H₂O、0.00004 g/L維生素H、0.000002 g/L維生素B₁₂、0.00004 g/L葉酸、0.0001 g/L煙酸、0.0002 g/L維生素B₆、0.000002 g/L DL-泛酸鈣、0.0001 g/L維生素B₁、0.0001 g/L對氨基苯甲酸和0.0001 g/L維生素B₂、乙酸鈉1 g/L；

步驟（1）中所述的覆膜生長的條件為25~35℃培養(yǎng)4~10天。