一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐（BrO

【技术实现步骤摘要】
一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用
本专利技术涉及水净化
，具体涉及一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用。
技术介绍
溴酸盐（BrO3-）是饮用水经臭氧消毒产生的一类副产物，已被国际癌症研究机构定为2B级潜在致癌物，并且在高剂量时具有一定的DNA和染色体水平的遗传毒性。BrO3-已成为影响人们饮水安全的一大隐患。我国新修订的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）和《包装饮用水》（GB19298-2014）均已规定BrO3-限值为10μg/L。美国环保署和欧盟对BrO3-的规定为MCL（最大污染水平）不得高于10μg/L。BrO3-具有强稳定性、高溶解性、非挥发性和快迁移性等特点。目前，BrO3-的物化处理方法涉及膜过滤、光催化、离子交换、化学还原、电渗析等，但均易产生二次污染，设备运行维护费用高，耗资较大，在实际应用中受到较大限制。生物法作为一种绿色、高效的处理技术，已被用于处理一些无机化合物，如硝酸盐、硫酸盐等。另外，饮用水中有机营养缺乏，生物还原过程中电子供体受到限制，这也阻碍了生物技术在工程上的应用。氢气作为一种无毒、廉价、无二次污染的无机电子供体，应用于生物还原将成为一种去除BrO3-的有效途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用。本专利技术提供的氢基质生物膜反应器能够实现对饮用水中溴酸盐的高效去除。本专利技术提供了所述氢基质生物膜反应器包括筒体、回流系统、进出水管路系统及供氢系统；所述回流系统与筒体的水流出入口连接，保证筒内水流向为自下而上；所述进出水管路系统中，进水口设在筒体底部，水在中空纤维膜的外部流动，由设在反应器上端的出水口排出；所述筒体中心设有中空纤维膜作为生物膜的附着载体，中空纤维膜的两端固定在所述筒体两端；所述中空纤维膜的顶端与供氢系统的氢气管路连接，氢气从反应器顶部进入到中空纤维膜，以无泡方式从膜的中空纤维膜内层扩散到外层，排到筒体内，再由出水口排出。优选的是，所述中空纤维素膜的材质为聚氯乙烯。优选的是，所述中空纤维素膜的表面积与筒体体积的比为（0.18~0.23）：1m2/L。优选的是，所述中空纤维素膜规格为平均孔径为0.02μm，内径为1.0mm，外径为1.66mm。优选的是，所述应用包括以下步骤：1）将驯化污泥与含有100~1000μg/L的BrO3-的驯化用模拟水混合，排出空气后通入氢气，30℃震荡培养；所述模拟水中包括碳源、氮源和磷酸盐缓冲液，所述碳源包括浓度为70~90mg/L的NaHCO3；所述氮源包括浓度为30~60mg/L的NaNO3；所述磷酸盐缓冲液包括Na2HPO4和KH2PO4；待所述模拟水中的NO3-浓度低于0.5mg/L时，得到驯化中间产物；将所述驯化中间产物与含有100~1000μg/L的BrO3-的驯化用模拟水混合重复上述驯化步骤，当BrO3-的还原速率达到稳定，即BrO3-浓度恒定，得到反应器接种用的氢自养菌；2）开启进出水管路系统，将挂膜用水以1.0mL/min流速通入上述技术方案所述的氢基质生物膜反应器中，接种所述步骤1）得到的反应器接种用的氢自养菌，关闭进出水管路系统，开启回流系统、供氢系统和进出水管路系统，进行反应器的挂膜；所述挂膜用水不含BrO3-，包括浓度为44mg/L的NO3-；所述供氢系统提供0.04MPa的氢分压；所述回流系统提供0.5mL/min的回流流量；3）在反应器稳定运行20d后，将进水流量设为2.0mL/min，当出水中NO3-浓度低于0.5mg/L时，且中空纤维膜表面附着的生物膜达到1mm，挂膜完成；4）在体系中通入待处理饮用水水样，对所述饮用水中的BrO3-进行去除。优选的是，所述步骤1）的模拟水包括以下浓度的组分：60mg/L的NaNO3，128mg/L的KH2PO4，200mg/L的MgSO4·7H2O，1mg/L的FeSO4·7H2O，80mg/L的NaHCO3，434mg/L的Na2HPO4，1mg/L的CaCl2·2H2O，0.013mg/L的ZnSO4·7H2O，0.038mg/L的H3BO3，0.001mg/L的CuCl2·2H2O，0.004mg/L的Na2MoO4·2H2O，0.004mg/L的MnCl2·4H2O，0.025mg/L的CoCl2·6H2O、0.001mg/L的NiCl2·6H2O和0.004mg/L的Na2SeO3。优选的是，所述步骤4）的去除过程中pH控制在7.0~7.5。优选的是，所述步骤4）的饮用水中NO3--N的浓度不高于10mg/L，SO42-的浓度不高于100mg/L。优选的是，所述步骤4）的去除过程中的氢分压为0.03~0.05MPa。优选的是，所述步骤4）的去除过程中的进水流量为1.5~2.5mL/min，回流水流量为0.5~5mL/min，水力停留时间为12~20h，进水BrO3-浓度不高于1000μg/L。本专利技术提供了一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用。本专利技术提供的氢基质生物膜反应器可以使水中BrO3-和微生物膜充分接触，通过控制氢气供应量、水力停留时间和进水BrO3-浓度而实现对BrO3-的快速、安全和高效的去除；且本专利技术反应器拆卸更换膜组件简单方便，气体利用率高，不产生二次污染。附图说明图1为本专利技术提供的氢基质生物膜反应器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的出水BrO3-浓度动态图；图3为本专利技术实施例1提供的出水Br-浓度动态图；图4为本专利技术实施例3提供的对饮用水中BrO3-去除的动态图。具体实施方式本专利技术提供了所述氢基质生物膜反应器包括筒体、回流系统、进出水管路系统及供氢系统；所述回流系统与筒体的水流出入口连接，保证筒内水流向为自下而上；所述进出水管路系统中，进水口设在筒体底部，水在中空纤维膜的外部流动，由设在反应器上端的出水口排出；所述筒体中心设有中空纤维膜作为生物膜的附着载体，中空纤维膜的两端固定在所述筒体两端；所述中空纤维膜的顶端与供氢系统的氢气管路连接，氢气从反应器顶部进入到中空纤维膜，以无泡方式从膜的中空纤维膜内层扩散到外层，排到筒体内，再由出水口排出。在本专利技术中，所述氢气的供应能够保证氢自养菌的高效筛选和生长。在本专利技术中，所述氢基质生物膜反应器的结构示意图具体参见图1。本专利技术提供的反应器包括筒体，本专利技术对筒体的规格没有特殊的限定，采用污水处理反应器的常规规格即可。具体的在本专利技术的实施例中，采用的是有效容积为1.8L，筒体内径为700mm，高500mm的装置，所述筒体垂直于地面放置。本专利技术提供的生物膜反应器包括回流系统，所述回流系统通过筒体的回流口连接至回流泵再从反应器筒体底部的回流进水口进入筒体，从而保证筒内水流向为自下而上；所述回流系统包括回流泵和回流管线；在本专利技术中，所述回流系统的作用是实现反应器中溶液混合均匀，防止筒体下方菌落营养过剩而上方菌落营养不足导致挂膜不均匀。本专利技术提供的生物膜反应器包括进出水管路系统；所述进出水管路系统包括储水罐、进水管、进水泵和出水口，进水口设在筒体底部，水在中空纤维膜的外部流动，由设在反应器上端的出水口排出。本专利技术提供的反应器包括供氢系统，所述供氢系统与氢基质生物膜反应器顶部的中空纤维膜一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用，其特征在于，所述氢基质生物膜反应器包括筒体、回流系统、进出水管路系统及供氢系统；所述回流系统与筒体的水流出入口连接，保证筒内水流向为自下而上；所述进出水管路系统中，进水口设在筒体底部，水在中空纤维膜的外部流动，由设在反应器上端的出水口排出；所述筒体中心设有中空纤维膜作为生物膜的附着载体，中空纤维膜的两端固定在所述筒体两端；所述中空纤维膜的顶端与供氢系统的氢气管路连接，氢气从反应器顶部进入到中空纤维膜，以无泡方式从膜的中空纤维膜内层扩散到外层，排到筒体内，再由出水口排出。

【技术特征摘要】
1.一种氢基质生物膜反应器在去除饮用水中溴酸盐中的应用，其特征在于，所述氢基质生物膜反应器包括筒体、回流系统、进出水管路系统及供氢系统；所述回流系统与筒体的水流出入口连接，保证筒内水流向为自下而上；所述进出水管路系统中，进水口设在筒体底部，水在中空纤维膜的外部流动，由设在反应器上端的出水口排出；所述筒体中心设有中空纤维膜作为生物膜的附着载体，中空纤维膜的两端固定在所述筒体两端；所述中空纤维膜的顶端与供氢系统的氢气管路连接，氢气从反应器顶部进入到中空纤维膜，以无泡方式从膜的中空纤维膜内层扩散到外层，排到筒体内，再由出水口排出。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述中空纤维素膜的材质为聚氯乙烯。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述中空纤维素膜的表面积与筒体体积的比为（0.18~0.23）：1m2/L。4.根据权利要求1~3任意一项所述的应用，其特征在于，所述中空纤维素膜规格为平均孔径为0.02μm，内径为1.0mm，外径为1.66mm。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：1）将驯化污泥与含有100~1000μg/L的BrO3-的驯化用模拟水混合，排出空气后通入氢气，30℃震荡培养；所述模拟水中包括碳源、氮源和磷酸盐缓冲液，所述碳源包括浓度为70~90mg/L的NaHCO3；所述氮源包括浓度为30~60mg/L的NaNO3；所述磷酸盐缓冲液包括Na2HPO4和KH2PO4；待所述模拟水中的NO3-浓度低于0.5mg/L时，得到驯化中间产物；将所述驯化中间产物与含有100~1000μg/L的BrO3-的驯化用模拟水混合重复上述驯化步骤，当BrO3-的还原速率达到稳定，即BrO3-浓度恒定，得到反应器接种用的氢自养菌；2）开启进出水管路系统，将挂膜用水以1.0mL/min流速通入权利要求1~4任意一项所述的氢基质生物膜反应器中，接种所述步骤1）得到的反应器接种用的氢自养菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩亚梅，李海翔，蒋敏敏，张欢，林华，张学洪，曾鸿鹄，莫凌云，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45