[发明专利]一种实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器

说明书

本发明公开一种实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器，包括密封设置的壳体，壳体内壁上固定有滑道，滑道内插设有载体板，载体板上开设有填料孔，填料孔内通过穿设引线固定有氧化石墨烯气凝胶填料；壳体一侧设置有进水孔，另一侧设置有四个出水孔，进水孔和出水孔上分别设置有控制阀；壳体顶部穿设有搅拌棒，搅拌棒顶部连接有调速机和电机，搅拌棒底部安装有搅拌桨叶；壳体内壁上连接有固定夹，固定夹上安装有加热棒，加热棒通过导线连接有调温器；壳体顶部开设有排气孔，排气孔处安装有排气阀。本发明提供的实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器，使反应器内GO含量维持稳定，进而达到提高ANAMMOX菌活性的目的。

技术领域

本发明涉及生物膜反应器水处理技术领域，特别是涉及一种实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器。

背景技术

以氨作为电子供体将亚硝酸盐还原为氮气的生物反应称为厌氧氨氧化(ANaerobic AMMonia Oxidation，ANAMMOX)，能够进行ANAMMOX的微生物称为ANAMMOX菌。ANAMMOX作为一个全新的生物脱氮反应，是新型废水脱氮技术中的重要细菌之一。它无需有机物，可节约试剂成本；相比传统脱氮技术需氧量减少63％，可降低动力成本；剩余污泥产量低，可减少剩余污泥处置成本。尽管ANAMMOX有如此多的优点，但在实际工程中依然未能得到普遍应用，主要在于ANAMMOX菌生长速率极低(世代时间约7-11天)、生长条件苛刻(受光照、温度和有机物等影响)，导致其活性低、工艺启动时间长。

氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)是一种在底面和边缘含有大量含氧基团的单层石墨，因其比表面积巨大、胶体性质优秀、水中分散性良好以及细胞毒性低等，在微生物学方面引起了广泛关注。本人前期研究证实，外加1.43-4.29g/(gVSS·L)的GO可提高ANAMMOX菌5％-10％的活性，其最佳浓度为2.86g/(gVSS·L)，此浓度下ANAMMOX菌活性可提高10.26％。但GO容易随出水流失，若把GO对ANAMMMOX菌的积极影响放大到小试反应器中连续运行，则需要不断进行GO的补充添加，导致其连续运行不稳、操作繁复。

生物膜反应器是以废水生物膜法处理为基础设计构建的，是利用附着在载体上的高密度微生物进行废水处理。其单位容积微生物装载率高、占地面积小、管理运行方便，在水处理技术领域占有重要地位。其具体构型取决于反应器内的载体，目前最新的应用是软性纤维载体，但此类载体多是单纯利用物理性能进行装载。对于ANAMMOX菌而言，生物膜反应器可以增加单位容积菌群数量，是一个良好的选择，但其依然存在活性低、启动慢的问题。

因此，利用GO可提高ANAMMOX菌活性的特点，研究开发适宜的GO载体以构建ANAMMOX生物膜反应器，从而维持反应器内稳定的GO含量，进而达到提高ANAMMOX菌活性的目的，既能够保证小试反应器的连续稳定运行，又对日后进一步将GO应用于ANAMMOX相关的工艺技术中具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器，以解决上述现有技术存在的问题，使反应器内GO含量维持稳定，进而达到提高ANAMMOX菌活性的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种实验室用氧化石墨烯气凝胶生物膜反应器，包括密封设置的壳体，所述壳体内壁上固定有滑道，所述滑道内插设有载体板，所述载体板上开设有填料孔，所述填料孔内通过穿设引线固定有氧化石墨烯气凝胶填料；所述壳体一侧设置有进水孔，另一侧设置有四个出水孔，所述进水孔和出水孔上分别设置有控制阀；所述壳体顶部穿设有搅拌棒，所述搅拌棒顶部连接有调速机和电机，所述搅拌棒底部安装有搅拌桨叶；所述壳体内壁上连接有固定夹，所述固定夹上安装有加热棒，所述加热棒通过导线连接有调温器。所述壳体顶部开设有排气孔，所述排气孔处安装有排气阀。

可选的，所述载体板为“回”字形结构，所述填料孔开设于所述载体板的边框上。