[发明专利]一种污水脱氮光催化耦合微生物反应器

权利要求书

1.一种污水脱氮光催化耦合微生物反应器，其特征在于，包括储水容器（1）、第一壳体（12）和第二壳体（13）；

所述第二壳体（13）套设在第一壳体（12）外，且第一壳体（12）的底板为第二壳体（13）的底板的一部分，第一壳体（12）上端配合设置有可拆卸的密封盖（6）进行密封；

第一壳体（12）配合密封盖（6）形成的内部空间为厌氧反应室，第一壳体（12）外与第二壳体（13）之间的空间为好氧反应室；所述厌氧反应室内设置有光源系统和光催化耦合微生物海绵载体（9），所述光催化耦合微生物海绵载体（9）上负载有TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料，并附着有生物膜，用于利用光催化耦合微生物对污水进行厌氧反硝化脱氮；

所述第一壳体（12）设置有进水口，所述进水口通过管道与储水容器（1）连通；第一壳体（12）侧壁上设置有出水口，且第一壳体出水口连通至好氧反应室内；

所述第二壳体（13）上设置有进气口a和出水口b，所述进气口a与气泵（11）连通，用于为好氧反应室提供氧气，进行硝化反应；所述第二壳体出水口b通过管道连通至储水容器（1）内，形成循环处理系统；

所述光催化耦合微生物海绵载体（9）的制备方法包括：

步骤（1）TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料的制备；包括：

将二氰二胺在550℃，标准大气压的条件下在马弗炉中烧制制得g-C₃N₄；煅烧结束后，冷却至室温，将g-C₃N₄在研钵内磨碎至粉末状；

将TiO₂溶解在去离子水中，加入粉末状 g-C₃N₄，搅拌设定时间，加入的TiO₂和g-C₃N₄的质量比为1:2；搅拌结束后，干燥，再将干燥所得样品放至马弗炉中，在标准大气压的条件下，初始温度为450℃，升温速率为15℃/min，煅烧1 h升温至1350℃；煅烧结束后，冷却至室温，研磨至粉末状，即得TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料；

步骤（2）将TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料负载到海绵载体上，制得负载有TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料的海绵载体；包括：

使用95%孔隙率、100~300 μm孔径，聚氨酯材料，尺寸为5mm × 5mm × 5mm的颗粒状海绵；

将TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料粉末溶解到乙醇中，然后加入浓硝酸；进行超声振动后，加入所述颗粒状海绵，再进行超声振动；接着，将上述混合物放入烘箱内直至液体全部蒸发浓缩；将未负载上去的TiO₂/g-C₃N₄粉末移除，将负载好的海绵载体再进行超声振动，然后用去离子水冲洗，得负载有TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料的海绵载体；

步骤（3）生物膜的培养：将负载有TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料的海绵载体进行生物膜培养，包括：

将负载有TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料的海绵载体分装到纱网中，再将封好的纱网放至到方便固定的框内，放入10~35℃下的黑臭河流中，固定在水面以下20 cm处进行90天的原位培养，即得光催化耦合微生物海绵载体，所述黑臭河流中水体中包含绿屈挠菌、酸杆菌、疣微菌的菌株。

2.根据权利要求1所述的污水脱氮光催化耦合微生物反应器，其特征在于，所述第一壳体（12）进水口与储水容器（1）的连接管道上设置有提升泵（2）；

所述第一壳体（12）进水口与储水容器（1）的连接管道上设置有流量计（3），用于监测进入厌氧反应室污水的流量和流速。