[发明专利]一种微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器及其微藻培养采收方法

说明书

本发明公开了一种微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器以及藻类培养方法，微藻生物膜反应器包括反应池主体、微纳米曝气膜组件、光照组件、填料、刮藻装置等。废水进入反应池，微纳米曝气膜组件为微藻生物膜提供小直径二氧化碳微纳米气泡，微藻采收时通过微纳米曝气膜组件释放大直径微纳米气泡冲刷气浮藻泥，进而刮藻装置采收气浮藻泥，反应池通过排水装置排水。本装置微藻培养密度高、污染物净化效率高、集微藻培养采收于一体。

技术领域

本发明涉及属于藻类培养反应器技术领域，具体涉及一种基于微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器。

背景技术

能源和水资源都是人类社会发展的重要物质基础，寻找可替代的能源成为了目前世界范围内广泛关注的问题。与此同时，污水的再生利用是解决这水资源危机的重要途径，而进一步降低污水中的COD、氮、磷等营养物质是污水回用于景观用水、补充地表水资源等时所要解决的首要问题。

微藻具有生长迅速、光合效率高等特点，能有效利用太阳能通过光合作用将氮磷等无机营养盐、CO₂、H₂O等物质转化为蛋白质、碳水化合物、油脂等具有开发利用价值的有机化合物，可在净化污水的同时实现营养物质的资源化。微藻培养可在滩涂、盐碱地、水域等地方进行，不占耕地，避免了与粮食生产的竞争。微藻培养中所需的氮磷营养盐可来自于污水，微藻光自养过程以CO₂作为生长碳源，可有效缓解CO₂排放问题，从而能够实现生物柴油生产等与废水处理和温室气体减排等的耦合。但是，目前微藻光生物反应器的污水处理以及营养的传质效果较差，为了保证微藻生物能源的高效利用，必须首先解决微藻生物量的问题，即通过培养得到足量的微藻生物质。此外，培养后产生的藻液浓度较低且处于微藻细胞个体悬浮的状态，给微藻的收获带来了极大的难度，传统絮凝沉淀、离心分离、过滤等操作通常耗时耗力，且较为昂贵，使系统的整体经济效益进一步降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种基于微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器及其微藻培养采收方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器。

一体化微藻生物膜反应器采用循环式微藻生物膜工艺通过序批式间歇进水方式完成废水的深度处理，该工艺集微藻培养、采收功能于一体，进水、培养、气浮、排水过程在同一反应器内依次进行，周期循环。其包括反应池，所述反应池中还设置有填料用于藻生物膜培养，在填料区域还设置有光照组件用于提供光照促进微藻类生长；所述的反应池装有隔网用于阻隔填料的上浮和下沉；所述反应池中设置有微纳膜曝气装置，所述微纳膜曝气装置包括轴流旋转陶瓷膜、旋流电机、以及进气管，所述微纳膜曝气装置用于提供微藻生长所需的二氧化碳以及冲刷气浮微藻；所述反应池上设置有刮藻机以及藻斗，用于采收和储存处于气浮状态的浓藻液；所述的反应池通过排水装置排出处理废水。

具体的微藻培养采收方法如下：包括如下步骤：

(1)废水通过废水培养液箱进入微藻生物膜反应器主体。

(2)向步骤(1)中的光生物反应器主体接种藻液，藻液浓度为0.5～0.8g/L，培养时间为4～6天。

其中，光照强度控制3000～6000lux,光暗时间比12h:12h；在培养过程中通过微纳曝气膜持续或者隔间进行曝气，经微纳膜产生的微气泡在轴流旋转剪切力作用下产生大量直径为0.1～50微米的气泡，促进微藻的高效培养和基质传递；

(3)培养完毕后，加大微纳曝气的气体流量和起泡直径，气泡的冲刷作用使填料上的微藻生物膜脱落，填料被隔网阻隔，微藻气浮在上层液浓缩。反应器上层的刮藻机对上层藻浓缩液进行采收刮入渣斗收集，80-90％微藻采收完成后排水。

(4)排水后进入下一周期，反应器内不再接种微藻。