[發(fā)明專利]一種藻類生物膜的制備及其在城市二級出水處理中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010743202.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111876332A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉青;成玉;司曉光;曹軍瑞;邱金泉;任華峰
• 申請（專利權(quán)）人: 自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N1/36;C12N11/082;C12N11/096;C02F3/32;C12R1/89
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發(fā)明公開了一種藻類生物膜的制備及其在城市二級出水處理中的應(yīng)用，包括如下步驟：(1)微藻的擴(kuò)大化培養(yǎng)；(2)微藻的掛膜；(3)藻膜的馴化。本發(fā)明利用自養(yǎng)型微藻制備的藻類生物膜技術(shù)處理城市二級出水，與懸浮藻類技術(shù)相比，具有操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，易培養(yǎng)收獲、固定載體可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，并且不需要任何固定化藥劑，對環(huán)境幾乎不產(chǎn)生負(fù)面影響，在污水處理中具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藻類生物膜的制備方法及其在城市二級出水處理中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前我國城市污水處理技術(shù)主要包括活性污泥法和生物膜法等，這些技術(shù)能都去除污水中大部分有機(jī)污染物，但對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)僅能去除20％～40％，同時城市生活污水二級出水易受到進(jìn)水水質(zhì)、有機(jī)碳源、溫度等因素影響，難以達(dá)到高效脫氮除磷，出水中含有較高濃度的磷酸鹽、氨氮等污染物，易造成水體富營養(yǎng)化。

微藻類作為一種易得的自養(yǎng)型生物資源，具有種類繁多、分布廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。微藻在生長過程中會大量攝取N、P等營養(yǎng)物質(zhì)合成有機(jī)質(zhì)，降低環(huán)境中的氮、磷含量。國內(nèi)外大量研究證實了微藻處理生活污水、養(yǎng)殖廢水的可行性。利用藻類處理污水成本低廉、凈化效率高，不會帶來二次污染、無污泥處置問題等優(yōu)點(diǎn)，可實現(xiàn)了污水的良性生態(tài)循環(huán)，同時產(chǎn)生的藻類生物量也可作為飼料、生物燃料等再利用，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。然而，懸浮藻類培養(yǎng)系統(tǒng)處理污水時存在藻密度小，處理負(fù)荷低、藻生物量難以收獲、懸浮物過高、水力停留時間長等缺陷。

藻類生物膜是指藻類在靜電作用力或者胞外分泌物的粘附作用下附著在載體表面所形成的生物膜。藻類生物膜技術(shù)是近年來發(fā)展一種新型的污水處理技術(shù)，它利用藻類吸附固定到載體上形成高濃度生物量特點(diǎn)，提高對污水中氮、磷等污染物的吸收和富集。與懸浮技術(shù)相比，藻類生物膜技術(shù)具有操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，易培養(yǎng)收獲、固定載體可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，并且不需要任何固定化藥劑，對環(huán)境幾乎不產(chǎn)生負(fù)面影響，在污水處理中具有良好的應(yīng)用前景。大量研究表明，利用藻類生物膜技術(shù)可以有效去除環(huán)境中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，緩解水體的富營養(yǎng)化。還有研究表明藻類生物膜能夠適應(yīng)重金屬離子環(huán)境，可以有效降低水體中重金屬離子的濃度，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。藻類生物膜的制備是影響藻類生物膜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。藻類生物膜脫氮除磷能力除了受藻類種類影響外，還與生物膜載體材料的性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)、表面粗糙度等直接相關(guān)。此外，還受pH、溫度、光照等環(huán)境因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服懸浮藻類技術(shù)的缺陷，提供一種高效藻類生物膜的制備方法及其在城市二級出水脫氮除磷中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種藻類生物膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)微藻的擴(kuò)大化培養(yǎng)：將微藻加入到盛有微藻培養(yǎng)液的微藻膜反應(yīng)器中進(jìn)行擴(kuò)大化培養(yǎng)，提高藻細(xì)胞密度，擴(kuò)大化培養(yǎng)條件：在光照強(qiáng)度為3000Lux～4000Lux、光暗比12h:12h，溫度23±2℃的條件下曝氣培養(yǎng)5d～8d，使微藻達(dá)到對數(shù)生長期；

(2)微藻的掛膜：將生物膜載體沿豎直方向固定在微藻膜反應(yīng)器中，浸泡在微藻培養(yǎng)液中，在光照強(qiáng)度為2500Lux-4000 Lux、光暗比12h:12h，溫度23±2℃的條件下靜態(tài)培養(yǎng)4d～7d，待生物膜載體表面布滿藻類，掛膜完成，獲得藻類生物膜；制備得到的藻類生物膜厚度為50μm～90μm；

(3)藻膜的馴化：在微藻膜反應(yīng)器中導(dǎo)入污水對步驟(2)中的藻類生物膜進(jìn)行馴化，微藻膜反應(yīng)器中污水的日更新率為10％～30％，使藻類生物膜適應(yīng)污水環(huán)境，連續(xù)置換6d～8d，直至污水將微藻培養(yǎng)液全部置換；所述的污水為城市二級出水，水質(zhì)指標(biāo)：pH 8.0～9.0，COD 50～55mg/L，TP 2.0～3.0mg/L，TN 11.2～20.5mg/L。

城市二級出水從藻類生物膜反應(yīng)器的進(jìn)水口流入藻類生物膜反應(yīng)器中，通過在馴化后的藻類生物膜上微藻的生長繁殖，直接吸收、轉(zhuǎn)化去除污水中包含氮、磷在內(nèi)的營養(yǎng)元素。