[发明专利]一种自清洁流化床光生物反应器

说明书

本发明公开了一种自清洁流化床光生物反应器，属于微藻培养技术领域。包括废水发酵单元，对废水进行搅拌发酵，得到微藻培养液；集液单元收集和储存所述微藻培养液；培养处理单元，其内由上至下依次设置有喷淋装置、若干层带孔的培养结构，位于培养结构中部设置有固定化活性污泥球珠，位于培养结构外侧部设置有固定化藻球；喷淋装置连接集液单元；废水发酵单元顶部通过导气系统与培养处理单元底部曝气装置连通；吸附杀菌单元，位于培养处理单元顶部，对由培养处理单元顶部进入的空气进行过滤及杀菌本发明实现了藻类培养、收集和废水发酵的一体化，节约了微藻培养成本的同时，净化水质和空气，同时收获大量藻类生物质。

技术领域

本发明涉及微藻培养技术领域，特别是一种自清洁流化床光生物反应器。

背景技术

微藻是光能自养型生物，广泛分布在地球上的淡水、海洋和各种土壤里，具有生长迅速、光合效率高、适应性强和通过无性繁殖等特点。微藻可利用光能、CO2、废水中的有机碳、氨氮、有机磷等物质为碳源、氮源和磷源，并吸附重金属净化废水；也可吸收大气中的CO2等气体作为自身代谢碳源，产生O2净化空气；同时微藻中含多种高附加值生物活性物质，如多不饱和脂肪酸、藻类多糖、藻蓝素、虾青素、胡萝卜素等，具有抗生素、抗心血管疾病、增强免疫力、抗肿瘤、抗辐射、抗突变和抗艾滋病等药用价值和保健功能，对人类的疾病有预防、治疗和保健功能。微藻作为饲料、医疗、生物工程、食品、轻化工、生物燃料等行业的重要原料，其产业化生产与利用愈发为人们所重视。

活性污泥是现代化污水处理厂中深度生物处理的必然用到的，活性污泥中含有大量的微生物，包括噬磷菌、亚硝化细菌、硝化细菌等，污水处理厂一直存在着三方面的大问题,即1. 好氧池曝气消耗污水处理厂60％以上的能源；2.活性污泥的膨胀、腐化变质增加了运营难度与专业性；3.剩余活性污泥过盛导致剩余污泥处理成本的增加与对环境的二次污染。目前几乎 80％以上的污水处理产均存在以上问题，研究和开发新的污水处理工艺、降低污水处理成本与运营难度是目前最需要探索与研究的，这也是对环境保护的必然要求。

对于微藻能源的开发方面，目前国内外的主要研究方向是利用微藻处理废水、微藻都得生物固碳、微藻规模化养殖及高附加值产物的提取方向，而微藻对废水的处理、规模化养殖及高附加值产物的提取上，存在以下问题，1.微藻需要光才能将CO2及碳源转化为O2，进行生物固碳；2.微藻对污水的COD降解有限，超过一定时间后污水的COD还会呈增加趋势，但对营养元素如N、P等，降解效果突出；3.微藻较小，且难以沉降了，这也导致了微藻在悬浮状态下收集的成本将大大增加，这也是制约微藻规模化养殖的主要原因；4.微藻处理废水所需要的水里停留时间较长，且处理完污水后不能很好地去除微藻，导致水体的浊度、色度等升高；5.微藻的生物固碳量较低，因为悬浮状态下空气中的CO2需要从空气介质进入液态培养基自由扩散进入藻细胞，之后才能被吸收固定并在光的作用下发生光合作用，将CO2转化为 O2，但CO2在液体中的溶解度较低，要想提高CO2在培养基中的溶解度，就必须是培养基呈碱性，但由于微藻适宜生长的pH范围在6-10左右，所以CO2的生物固定依然受很大制约与影响。

目前，微藻可与污水和工业废气的处理相结合，在处理污水和工业废气的同时合成高附值物质，降低培养成本。研究方向主要为探究微藻的培养方法和不同废液类型与不同微藻类型的藕合，对于如何实现废液发酵与微藻培养、回收、剩余污泥过剩等一体化生产等问题上，关注较少，因此，有必要提出一种自清洁流化床光生物反应器来实现废液发酵和微藻培养、回收及剩余污泥过剩等一体化生产，从而降低生产成本，净化废水和空气。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种自清洁流化床光生物反应器，通过将固定化微藻球珠与固定化活性污泥球珠作为填料相结合，实现了藻类培养、收集和废水发酵的一体化，节约了微藻培养成本的同时，净化水质和空气，同时收获大量藻类生物质。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自清洁流化床光生物反应器，包括