[发明专利]一种膜曝气菌藻生物膜系统及其应用

说明书

本发明涉及一种膜曝气菌藻生物膜系统及其应用，该系统包括反应器、设置在反应器中的曝气扩散器、固定在曝气扩散器上的曝气膜以及设置在反应器上的污水循环单元，所述的反应器底部设有进水管，顶部设有出水管，所述的曝气扩散器底部设有进气管，顶部设有排气管，所述的曝气膜上负载生长有微生物及微藻；所述的系统用于同步去除污水中的有机物及氮、磷。与现有技术相比，本发明整体结构简单、紧凑，构型稳固，运行稳定，调节灵活性好，能够实现对污水中有机污染物和氮、磷的同步高效去除，经济实用，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种膜曝气菌藻生物膜系统及其应用。

背景技术

传统的污水生物处理技术主要利用微生物代谢作用实现污染物的去除，氮磷的去除主要是利用硝化细菌、反硝化细菌及聚磷菌的厌氧释磷和好氧吸磷的特点来实现的，例如，传统的活性污泥法利用好氧微生物对有机物降解产生二氧化碳和水，同时合成生物体；利用硝化、反硝化细菌将氮素转化成氮气；利用聚磷和释磷菌去除磷素。

然而，传统的污水生物处理技术的主要缺点包括：污水处理周期较长，反应池体积较大，而且曝气量较大，设备较多，运行复杂，成本较高，产生的大量污泥难以处理等，这已成为传统污水处理工艺的技术发展瓶颈。

藻类作为光能自养型生物，能够利用光能以无机碳为碳源，通过光合作用吸收环境中的氮磷等物质，同时释放氧气。同时，藻类还可以作为生产生物柴油、动物饲料、提取药物等的原材料，具有很大的应用前景。细菌类微生物作为异养微生物，能够通过呼吸作用，利用氧气将有机物降解为二氧化碳、水等小分子物质。由于细菌呼吸活动降解有机物需要消耗空气中的氧气，同时有泡曝气氧气的传质效率低，曝气所消耗的能源占污水处理能源消耗的绝大部分，而藻类的光合作用消耗二氧化碳产生氧气，可与细菌代谢产物互补，将两者的这种关系加以利用，即可实现菌藻共生。基于细菌微藻的这种共生关系进行设计，最大限度地减少污水处理过程中的能源消耗，同时强化生物膜的脱氮除磷能力，实现污染物的高效去除。

目前，运用菌藻生物膜处理污水的相关技术已有报道。例如，授权公告号为CN101885534A的中国专利公开了菌藻协同低碳膜光合反应系统，通过在反应池中添加填料，细菌附着于填料上，形成接触氧化反应条件。外部光照为微藻的光合作用提供充足的光照，产生的氧气经细菌利用后，多余的氧气在水中饱和后溢出。曝气装置弥补藻类所产生的氧气不足，同时为微藻的生长提供二氧化碳。但是由于曝气装置是有泡曝气，气体的利用率较低，同时气泡与生物膜接触摩擦，容易造成生物膜的脱落，从而导致处理效果不佳。另外，有泡曝气气体利用率不高，导致能源的浪费，增加了处理系统的成本。

另，授权公告号为CN101328000A的中国专利公开了一种菌藻共生系统，将藻类微生物接种到填料池中，微藻和微生物附着生长在多面空心载体上，形成菌藻共生系统。菌藻处理系统中没有添加了光照装置和曝气装置，单纯利用微生物和微藻的共生关系进行污水处理。虽然减少了能源的使用量，但是难以实现污水的高效处理，同时在菌藻处理系统后添加有曝气接触氧化池，同样面临着氧的利用率较低。

但上述的发明均使用有泡曝气，无法避免气泡与生物膜的接触摩擦破坏生物膜，同时氧的利用率较低，菌藻共生系统不能实现污水的高效处理。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，在提高微生物降解有机物的同时，还能提高微藻同化污水中氮磷能力的膜曝气菌藻生物膜系统及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种膜曝气菌藻生物膜系统，该系统包括反应器、设置在反应器中的曝气扩散器、固定在曝气扩散器上的曝气膜以及设置在反应器上的污水循环单元，所述的反应器底部设有进水管，顶部设有出水管，所述的曝气扩散器底部设有进气管，顶部设有排气管，所述的曝气膜上负载生长有微生物及微藻。

所述的系统还包括设置在反应器两侧的光照单元。