一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法与流程

本发明涉及污水生物处理领域，特别是涉及一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法。

背景技术：

目前污水的生物处理技术主要依赖细菌对污染物的转化能力。在利用菌藻系统处理污水方面，低浓度菌藻共生体系长期以来存在于诸如氧化塘等低负荷、大水力停留时间的工艺中，主要用于处理活性污泥工艺的出水。目前，菌藻共生体系处理生活污水的效率仍然偏低，其表现为菌藻反应器所需要的水力停留时间需要2～5天。菌藻反应器较低效率的原因在于反应器内较低的生物浓度。目前悬浮态共生体系浓度集中在0.3～0.6g/l之间，该浓度远远低于活性污泥工艺中达到的浓度。由于藻类和细菌易于从常规反应器中流失，很大一部分研究采用生物膜工艺以提高反应器中的菌藻生物量。然而生物膜法中大量使用的填料会严重干扰光的传播，且生物膜表面的微生物会对底层微生物起到遮光作用，这使得采用生物膜方式构建的菌藻共生体的污水处理效率难以提高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法，用于解决现有技术中菌藻共生体的污水处理效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法，包括如下步骤：

1)选取膜生物反应器，膜生物反应器中设有阻止菌藻流出的过滤装置；

2)向膜生物反应器中接种污泥和藻种；

3)向膜生物反应器中持续加入含有有机物、氨氮以及磷酸盐的污水，污泥和藻种在水体中混合，形成悬浮态菌藻共生体，污水在反应器中的水力停留时间为4～48h，生物停留时间4天以上，得到菌藻共生体。

进一步地，步骤2)中，所述污泥选自富含微生物的泥材料。

优选地，步骤2)中，所述污泥选自河流、湖泊底部的淤泥，或者污水生物处理设施中的污泥。

污泥可以采用常规污水处理厂中的污泥，或者富含微生物的自然界中的淤泥、土壤等介质。只要污泥中含有一定量的微生物，在接种之后，即可大量繁殖，起到去除污水中有机物的作用。

进一步地，步骤2)中，所述藻种选自蓝藻、绿藻、硅藻中的至少一种。可以采用单一藻种，如蓝藻，绿藻等；或者采用人工强化处理设施中自然生长的混合藻，如污水处理厂中二沉池壁上的藻。所述藻种优选为混合藻。

进一步地，步骤2)中，污泥和藻种的接种浓度各为0.5-5g/l。

进一步地，步骤3)中，污水中有机物浓度为50-10000mg/l，氨氮浓度为10-500mg/l，磷酸盐浓度为5-100mg/l。

其中，有机物具体可以为乙酸盐等。

进一步地，向膜生物反应器中的菌藻共生体提供200～500μmol/(m²·s)的光照强度。

进一步地，膜生物反应器中氧气浓度为0～0.5mg/l。

进一步地，膜生物反应器中氧气浓度为0～0.05mg/l。

进一步地，对膜生物反应器中的液体进行搅拌，搅拌速度为1～200rpm。

进一步地，对膜生物反应器中的液体进行搅拌，搅拌速度为10～200rpm。

进一步地，步骤3)中，进入膜生物反应器的污水温度为15～30℃，ph为6.5-7.5。上述温度和ph范围适宜微生物生长。

进一步地，步骤3)中，生物停留时间为4-30天。生物停留时间是指反应器中菌藻共生体的总量与每日排出量的比值。

进一步地，按步骤3)持续操作2-4个月，直到实现反应器中菌藻共生体的浓度为3-6g/l。如果菌藻共生体的浓度过高，会造成菌太多，藻太少，进而造成二者的协调作用丧失。接种只是在初期进行，当反应器中的菌藻共生体浓度达到3-6g/l之后，只需要维持即可，不需要不断接种。

如上所述，本发明的一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法，具有以下有益效果：本发明培养的高浓度悬浮态菌藻共生体浓度远超过所有已报道的文献资料，培养出以高浓度悬浮态菌藻共生体为核心的生物反应器，其转化污染物的效率超过所有已报道的悬浮态菌藻反应器。

附图说明

图1显示为本发明实施例采用的培养高浓度悬浮态菌藻共生体反应器结构示意图。

图2显示为本发明实施例的反应器中生物浓度增长曲线图。

零件标号说明

1—进水泵

2—反应器

3—光源

4—菌藻共生体

5—过滤装置

6—搅拌装置

7—出水泵

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

本实施例采用2l的烧杯作为反应器，本实施例中反应器结构如图1所示，反应器2为膜生物反应器，选用裂帛制成的过滤器作为过滤装置5，安装于反应器2的出水口，起到过水但不过微生物的作用。向反应器2中接种常规污泥以及藻种，本实施例接种市政污水厂中好氧池活性污泥以及沉淀池壁上的混合藻，污泥和藻种的接种浓度均为2g/l。反应器2内水体温度为25℃，ph在6.5～7.5之间，反应器。向反应器执行下述操作：采用进水泵1持续性的向反应器2中泵入含有有机物以及氮磷的污水，污水在反应器中经过处理后，经过滤装置5过滤后排出，过滤装置5可以起到阻止菌藻共生体随水体流出，出水管道上设有出水泵7，为水的排出提供动力。进水中乙酸盐浓度300mgcod/l、氨氮40mg/l、磷酸盐15mg/l。反应器2的水力停留时间为24小时。由于过滤装置5的存在，反应器2不会通过过滤装置5向外排放微生物，采用光强为200μmol/(m²·s)的光源3向反应器2提供光照。反应器2的顶部呈开口结构，当菌藻共生体浓度过高时，可以通过该开口将过多的菌藻共生体从上部开口排出，使得菌藻共生体维持在合理浓度，污水处理过程中不需要人工曝气，采用藻类光合作用产生的氧气作为细菌的氧气来源，即可满足细菌的氧气需求，测得反应器2的水体溶解氧浓度在0～0.05mg/l之间。反应器2中采用搅拌装置6对水体进行搅拌，转速100rpm。按照该操作方法持续操作约3个月，直到反应器2中的菌藻共生体4浓度达到4g/l左右。反应器对进水cod和氨氮的去除效率为100％，磷酸盐去除效率为50％。反应器内生物浓度随时间的变化曲线如图2所示。

综上所述，本发明的一种培养高浓度悬浮态菌藻共生体的方法，具有以下有益效果：本发明培养的高浓度悬浮态菌藻共生体浓度远超过所有已报道的文献资料；由本发明培养出以高浓度悬浮态菌藻共生体为核心的生物反应器，其转化污染物的效率超过所有已报道的悬浮态菌藻反应器。例如，采用水力停留时间为24小时构建的反应器对氨氮、有机物的转化能力为100％。已报道的悬浮态菌藻反应器要达到这个效率需要3～6天的水力停留时间。本发明采用的反应器构型不同于现有技术，本发明只采用一个反应器而非采用一系列反应器，本发明培养的是悬浮态菌藻共生体而非附着态的菌藻共生体，也不是呈颗粒状聚集态的菌藻共生体，也不采用曝气操作，不需要向光反应器中投加二氧化碳和臭氧，不需要后续絮凝沉淀池，也不需要前置两个生物反应器做预处理，本发明培养的是菌藻共生体而不是单独的藻类，本发明不需要单独通入氧气，节省能耗，同时在单一的反应器中实现有机物、氨氮、磷酸盐的去除，无需进行多级处理，有效提高污水处理效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。