[发明专利]一种藻类生物膜的制备及其在城市二级出水处理中的应用

说明书

本发明公开了一种藻类生物膜的制备及其在城市二级出水处理中的应用，包括如下步骤：(1)微藻的扩大化培养；(2)微藻的挂膜；(3)藻膜的驯化。本发明利用自养型微藻制备的藻类生物膜技术处理城市二级出水，与悬浮藻类技术相比，具有操作简单，运行稳定，易培养收获、固定载体可重复使用等优点，并且不需要任何固定化药剂，对环境几乎不产生负面影响，在污水处理中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种藻类生物膜的制备方法及其在城市二级出水处理中的应用。

背景技术

目前我国城市污水处理技术主要包括活性污泥法和生物膜法等，这些技术能都去除污水中大部分有机污染物，但对氮、磷等营养物质仅能去除20％～40％，同时城市生活污水二级出水易受到进水水质、有机碳源、温度等因素影响，难以达到高效脱氮除磷，出水中含有较高浓度的磷酸盐、氨氮等污染物，易造成水体富营养化。

微藻类作为一种易得的自养型生物资源，具有种类繁多、分布广泛、适应性强等优点。微藻在生长过程中会大量摄取N、P等营养物质合成有机质，降低环境中的氮、磷含量。国内外大量研究证实了微藻处理生活污水、养殖废水的可行性。利用藻类处理污水成本低廉、净化效率高，不会带来二次污染、无污泥处置问题等优点，可实现了污水的良性生态循环，同时产生的藻类生物量也可作为饲料、生物燃料等再利用，创造经济价值。然而，悬浮藻类培养系统处理污水时存在藻密度小，处理负荷低、藻生物量难以收获、悬浮物过高、水力停留时间长等缺陷。

藻类生物膜是指藻类在静电作用力或者胞外分泌物的粘附作用下附着在载体表面所形成的生物膜。藻类生物膜技术是近年来发展一种新型的污水处理技术，它利用藻类吸附固定到载体上形成高浓度生物量特点，提高对污水中氮、磷等污染物的吸收和富集。与悬浮技术相比，藻类生物膜技术具有操作简单，运行稳定，易培养收获、固定载体可重复使用等优点，并且不需要任何固定化药剂，对环境几乎不产生负面影响，在污水处理中具有良好的应用前景。大量研究表明，利用藻类生物膜技术可以有效去除环境中的氮、磷等营养物质，缓解水体的富营养化。还有研究表明藻类生物膜能够适应重金属离子环境，可以有效降低水体中重金属离子的浓度，达到净化水质的效果。藻类生物膜的制备是影响藻类生物膜技术应用的关键。藻类生物膜脱氮除磷能力除了受藻类种类影响外，还与生物膜载体材料的性质、表面结构、表面粗糙度等直接相关。此外，还受pH、温度、光照等环境因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服悬浮藻类技术的缺陷，提供一种高效藻类生物膜的制备方法及其在城市二级出水脱氮除磷中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种藻类生物膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)微藻的扩大化培养：将微藻加入到盛有微藻培养液的微藻膜反应器中进行扩大化培养，提高藻细胞密度，扩大化培养条件：在光照强度为3000Lux～4000Lux、光暗比12h:12h，温度23±2℃的条件下曝气培养5d～8d，使微藻达到对数生长期；

(2)微藻的挂膜：将生物膜载体沿竖直方向固定在微藻膜反应器中，浸泡在微藻培养液中，在光照强度为2500Lux-4000 Lux、光暗比12h:12h，温度23±2℃的条件下静态培养4d～7d，待生物膜载体表面布满藻类，挂膜完成，获得藻类生物膜；制备得到的藻类生物膜厚度为50μm～90μm；

(3)藻膜的驯化：在微藻膜反应器中导入污水对步骤(2)中的藻类生物膜进行驯化，微藻膜反应器中污水的日更新率为10％～30％，使藻类生物膜适应污水环境，连续置换6d～8d，直至污水将微藻培养液全部置换；所述的污水为城市二级出水，水质指标：pH 8.0～9.0，COD 50～55mg/L，TP 2.0～3.0mg/L，TN 11.2～20.5mg/L。

城市二级出水从藻类生物膜反应器的进水口流入藻类生物膜反应器中，通过在驯化后的藻类生物膜上微藻的生长繁殖，直接吸收、转化去除污水中包含氮、磷在内的营养元素。