利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种利用光合生物处理污水装置，包括膜生物反应器、磁铁，在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。基于上述装置，本发明专利技术还提出一种利用光合生物处理污水的方法。本发明专利技术使用高强磁铁作为外源磁场，使膜生物反应器中的光合细菌始终处于磁场之内，从而达到比用磁处理水培养光合细菌处理污水更好的效果。本发明专利技术提出的方法，可以通过高强磁铁的使用，来缩短光合细菌膜生物反应器的水力停留时间，提高废水处理效率，并提高生物产量。

Biofilm magnetic field device and method for wastewater treatment by photosynthetic organisms

【技术实现步骤摘要】
利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置及方法
本专利技术属于废水处理及资源化领域，具体涉及一种利用微生物处理废水的方法。
技术介绍
食品加工废水包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程所排出的废水，其中含有大量的有机物、悬浮物、氮磷化合物，一般无毒性，但容易腐败，且水质水量随季节变化而变化。如果不经处理直接排放，会使水体富营养化，对土壤环境产生危害，造成环境污染。膜生物反应器是以活性污泥为生物降解的反应器和膜分离技术相结合的污水处理设备。膜生物反应器因具有占地面积小、剩余污泥产率低、可实现自动控制等优点而得到广泛应用。膜生物反应器技术在食品加工废水处理中已有研究应用。但是膜生物反应器中的活性污泥成分复杂、颗粒细小，容易造成膜易污染，限制了膜生物反应器在食品加工废水处理中的发展。光合细菌是可以进行不产氧光合作用的细菌，能够有效处理高有机负荷的污水，同时合成自身的生物量。光合细菌中含有多种维生素、辅酶、蛋白质、色素等高价值附加物，但是它菌体小、不易自然沉降，在一般的反应器中，光合细菌生物量低，且菌体难以收获利用，限制了其在食品加工废水处理中的应用。将光合细菌接种到膜生物反应器中代替活性污泥，处理食品加工废水，一方面能够有有效去除食品加工废水中的污染物，提高出水水质，还能够减轻膜污染，延长膜的使用寿命，改善废水处理效果，另一方面可以利用膜来收获光合细菌，进而获得高价值营养物。磁场生物效应是生物磁学的重要组成部分,国内外已有不少研究证明磁场对微生物和酶活性有影响。磁场作用于微生物可引起系列生物学反应，产生宏观微生物磁效应，还会影响蛋白质大分子、酶和DNA的特性而改变细胞器结构及生物膜的通透性，从而影响生物体系统的新陈代谢。磁场对微生物生长的影响较为复杂，磁场类型、磁场强度、因素选择不同等均可能导致不同结果或结论。随着磁技术及磁生物效应在环境保护和生物工程等领域的应用,磁场对微生物及其酶影响的研究也越来越受到重视。但是在污水处理中废水即是光合细菌的培养基，无法使用磁处理水来改善光合细菌膜生物反应器的污水处理效果和生物量生产。
技术实现思路
针对本领域的不足之处，本专利技术的目的是提出一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置。本专利技术的第二个目的是提出一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场方法。实现本专利技术上述目的技术方案为：一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，包括膜生物反应器、磁铁，在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。其中，所述膜生物反应器设置有进水口和出水口，所述进水口通过废水进水管道连接有废水储存罐；所述出水口通过出水管道连接有出水储存罐；所述膜生物反应器下部设置有菌体排出口；所述膜生物反应器底部设置有曝气头，所述曝气头连接有空气压缩泵。进一步地，所述磁铁为长方体形状，两个磁铁相对的面积大于所述平板膜宽度方向的投影面积。一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场方法，采用本专利技术所述的生物膜磁场装置，包括以下步骤：1)将污水注入膜生物反应器中，并接种处于对数生长期的光合细菌，一种接种量范围为80-300mg/L干重，一种接种量范围为2500-4000mg/L干重；2)通过向膜生物反应器中吹入空气，控制氧化还原电位(ORP)为-100～20mV，培养光合细菌以处理污水；3)培养光合细菌以处理污水，使光合细菌生长达到平台期，收获光合细菌以用于高价值附加物的制取；待水力停留时间达到10～24h后排出污水。持续运行本系统，形成连续式污水处理和光合细菌培养系统，且污水的水力停留时间和菌体停留时间可以不相同。其中，所述污水为食品加工废水，其为高浓度有机物废水，COD浓度为2000～5000mg/L，SS为20～60mg/L。进一步地，将污水进行简单过滤，除去较大的杂质，并将pH值调节至6.8～7.8。调节pH值的药剂可以为氢氧化钠、盐酸、硫酸、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。本专利技术中，所述光合细菌为沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonaspalustris、类球红细菌Rhodobactersphaeroides、荚膜红细菌Rhodobactercapsulatus，均购自中国普通微生物保藏管理中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)，其中沼泽红假单胞菌编号为No.1.8928，类球红细菌编号为No.1.5028，荚膜红细菌编号为No.1.3366。混合菌群按沼泽红假单胞菌、类球红细菌、荚膜红细菌质量比2:(1～3):(1～2)的混合。本专利技术的一种优选技术方案为，在所述磁铁的厚度方向充磁，使磁场强度为0.03～0.06T，所述步骤1)中接种光合细菌的干重为80-300mg/L。本专利技术另一种优选技术方案为，在所述磁铁的厚度方向充磁，使磁场强度为0.6～1.0T，所述步骤1)中接种光合细菌的干重为2500-4000mg/L。其中，调节菌体停留时间SRT(污泥龄)为24～48h，收获光合细菌，以便用于高价值附加物的制取。本专利技术的有益效果在于：基于磁处理水配制的培养基对细菌生长有促进作用，磁场对光合细菌的生物量增长、污水处理效果都有改善作用的相关研究，本专利技术使用高强磁铁作为外源磁场，使膜生物反应器中的光合细菌始终处于磁场之内，从而达到比用磁处理水培养光合细菌处理污水更好的效果。本专利技术提出的方法，可以通过高强磁铁的使用，来缩短光合细菌膜生物反应器的水力停留时间，从而提高废水处理效率。高强磁铁可以影响光合细菌的新陈代谢，进而提高光合细菌的生物量产量。附图说明图1为本专利技术一种提高光合生物污水处理效率的生物膜磁场反应装置的结构简图。图中，编号和部件名称对应关系为：1废水储存罐2进水阀门3隔膜泵4空气压缩泵5曝气头6磁铁7膜生物反应器8进水口9出水口10平板膜11压力表12玻璃转子流量计13菌体储存罐14出水储存罐15菌体排出口16出水阀门图2为实施例1的生物量生长曲线图；图3为实施例1的COD浓度变化曲线图；图4为实施例2的生物量生长曲线图；图5为实施例2的COD浓度变化曲线图；图6为实施例3的COD浓度变化曲线图；图7为实施例4的COD浓度变化曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如未特别说明，具体实施方式中所采用的手段均为本领域常规的技术手段。实施例中所用食品加工废水中的COD浓度为2000～5000mg/L，SS为20～60mg/L。实施例1如图1，一种基于磁场辐射的光合细菌膜生物反应器废水处理设备，包括膜生物反应器7、磁铁6，在所述膜生物反应器内放置有平板膜10，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。膜生物反应器7设置有进水口8和出水口9，所述进水口8通过废水进水管道连接有废水储存罐1；出水口9通过出水管道连接有出水储存罐14；所述膜生物反应器底部设置有曝气头5，所述曝气头通过压缩空气管道连接有空气压缩泵4。压缩空气管道上设置玻璃转子流量计。在废水进水管道上设置有隔膜泵3和进水阀门2；在所述出水管道上设置有隔膜泵、玻璃转子流量计12和压力表11。进水储存罐1、进水阀门2、隔膜泵3、进水口8，并连接光合细菌膜生物反应器7构成废水进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，其特征在于，包括膜生物反应器、磁铁，在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。

【技术特征摘要】
1.一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，其特征在于，包括膜生物反应器、磁铁，在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。2.根据权利要求1所述的生物膜磁场装置，其特征在于，所述膜生物反应器设置有进水口和出水口，所述进水口通过废水进水管道连接有废水储存罐；所述出水口通过出水管道连接有出水储存罐；所述膜生物反应器下部设置有菌体排出口；所述膜生物反应器底部设置有曝气头，所述曝气头连接有空气压缩泵；在所述废水进水管道上设置有隔膜泵和阀门；在所述出水管道上设置有隔膜泵和阀门。3.根据权利要求1所述的生物膜磁场装置，其特征在于，所述磁铁为长方体形状，两个磁铁相对的面积大于所述平板膜宽度方向的投影面积。4.一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场方法，采用权利要求1～3任一项所述的生物膜磁场装置，其特征在于，包括以下步骤：1)将污水注入膜生物反应器中，并接种处于对数生长期的光合细菌；2)通过向膜生物反应器中吹入空气，控制氧化还原电位为-100～20mV；3)培养光合细菌以处理污水，使光合细菌生长达到平台期...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢海凤，何仕超，蒋伟忠，徐虹，韩挺，张源辉，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11