【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保，具体涉及一种处理温室气体的膜生物反应系统。
技术介绍
1、微藻是指那些在显微镜下才能观察到的单细胞微小藻类的统称，微藻能通过光合作用将太阳能转化为化学能，合成碳水化合物、蛋白质、脂类等，同时吸收空气中的二氧化碳，放出氧气，并可利用微藻生产生物柴油、保健食品、饲料、天然肥料等。中国专利申请cn109136082a公开了一种微藻和甲烷氧化菌共生强化沼气制取生物油脂的膜生物反应器和菌藻共生体系，在反应器中建立了甲烷氧化菌和微藻的共生体系，但是甲烷氧化菌和微藻同在液相室中，微藻甲烷氧化菌共生生物膜，不能分开处理不同来源的温室气体，如煤矿瓦斯和烟气，处理效率低，也不易分别收集负载的微藻和甲烷氧化菌两种不同的生物质。在利用生物膜的处理体系中，生物膜的载体对微生物的负载及处理性能具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种提高生物膜产率及废水处理效果好的菌藻协同处理温室气体的膜生物反应系统。
2、本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
3、一种处理温室气体的膜生物反应系统，包括光生物反应器、光源装置和动力装置，光生物反应器中设置共生菌藻生物膜，共生菌藻生物膜包括改性炭纤维载体以及负载于改性炭纤维载体上微藻和菌剂，改性炭纤维载体中具有接枝基团，接枝基团由高酞酸酐开环键合而成。微藻和菌剂均可以粘附于载体表面形成生物膜，然后可以应用于废水处理中，而载体表面的结构影响着微藻和菌剂的粘附，本专利技术通过去除聚丙烯腈基炭纤维表面和浆剂，然后
4、优选地，微藻为斜生栅藻；或，菌剂为甲烷氧化菌；或，动力装置为泵；或，膜生物反应系统还包括待处理废水。
5、优选地，改性炭纤维载体由聚丙烯腈基炭纤维经高酞酸酐改性处理而成。
6、优选地，改性炭纤维载体的制备中，首先去除聚丙烯腈基炭纤维表面的浆剂，然后采用氧化液氧化处理制成氧化炭纤维，最后由氧化炭纤维与酸酐试剂反应制成改性炭纤维；酸酐试剂包括高酞酸酐。
7、优选地，氧化液包括浓硫酸和浓硝酸，氧化液中浓硫酸和浓硝酸以体积比1：2-5的比例混合；或，氧化炭纤维与酸酐试剂在催化剂作用下反应制成改性炭纤维载体，催化剂为浓盐酸。
8、更优选地，浓盐酸的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的10-30wt%。
9、更优选地，高酞酸酐的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的50-80wt%；或，酸酐试剂混合于有机溶剂中。
10、优选地，有机溶剂为乙酸乙酯。
11、本专利技术公开了一种改性炭纤维载体，包括以聚丙烯腈基炭纤维为主体，在聚丙烯腈基炭纤维上接枝键合酸酐试剂，酸酐试剂为高酞酸酐。
12、优选地，改性炭纤维载体的制备中，将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在20-40℃的温度下浸泡12-48h，然后干燥，得到预处理炭纤维；将预处理炭纤维浸入氧化液中，在60-80℃的温度下浸泡2-8h，蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，干燥得到氧化炭纤维；将氧化炭纤维浸入改性溶液中，加入引发剂，在50-70℃的温度下接枝反应3-9h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。
13、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为丙酮的10-30wt%。
14、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，氧化液为浓硫酸和浓硝酸的混合液，氧化液中浓硫酸和浓硝酸以体积比1：2-5的比例混合，预处理炭纤维的使用量以聚丙烯腈基炭纤维的量为计量基准，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为氧化液的10-30wt%。
15、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，改性溶液由高酞酸酐和乙酸乙酯混合而成，改性溶液中高酞酸酐的量为10-30wt%。
16、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，氧化炭纤维的使用量以聚丙烯腈基炭纤维的量为计量基准，氧化炭纤维加入改性溶液中时，改性溶液中高酞酸酐的量为聚丙烯腈基炭纤维的50-80wt%。
17、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的10-30wt%。
18、更优选地，改性炭纤维载体的制备中，改性溶液中还含有月桂酸酐，改性溶液中月桂酸酐的量为3-12wt%。本专利技术在制备改性炭纤维载体的过程中，还可以使用月桂酸酐和高酞酸酐对聚丙烯腈基炭纤维共同接枝改性，月桂酸酐和高酞酸酐可以在聚丙烯腈基炭纤维表面形成不同的接枝结构，经过月桂酸酐和高酞酸酐的共同接枝改性，可以提高共生菌藻生物膜的生物膜产率，进而应用于废水处理后，对废水中的总氮、总磷及总碳均具有高的去除效果。
19、本专利技术公开了一种共生菌藻生物膜，包括上述一种改性炭纤维载体。
20、优选地，共生菌藻生物膜的制备中，将接种藻样、接种菌样与培养液混合制成共生菌藻液，然后由共生菌藻液流过改性炭纤维载体进行流动挂膜，在0.05-0.2ml·min-1cm-2的速度下挂膜12-48h，挂膜完成后，得到共生菌藻生物膜。
21、更优选地，共生菌藻生物膜的制备中，接种藻样为斜生栅藻，接种藻样的使用量为培养液的0.5-2wt%。
22、更优选地，共生菌藻生物膜的制备中，接种菌样为甲烷氧化菌，接种菌样的使用量为接种藻样的1-10wt%。
23、优选地，膜生物反应系统由光生物反应器、光源和泵组成，光生物反应器内设有共生菌藻生物膜，共生菌藻生物膜由改性炭纤维载体与其上的共生菌藻形成；光源提供光照，泵将待处理液输送进光生物反应器并将处理后的溶液运输出光生物反应器。
24、本专利技术通过在聚丙烯腈基炭纤维进行处理，制备得到改性炭纤维载体，首先将聚丙烯腈基炭纤维于丙酮中处理，除去表面的浆剂，然后以浓硫酸和浓硝酸的混合液作为氧化剂，对除去表面浆剂的聚丙烯腈基炭纤维进行氧化处理，然后将酸酐与氧化炭纤维进行反应，制备得到改性炭纤维载体，在除去聚丙烯腈基炭纤维表面浆剂以及在其表面接枝改性后，改变其表面结构，得到具有不同表面结构的改性炭纤维载体，本专利技术中使用的酸酐包括高酞酸酐，然后可以将其应用于微藻和菌剂的挂膜，制成共生菌藻生物膜后，可以应用于废水处理中，因而具有如下有益效果：在微藻和菌剂的挂膜中，提高共生菌藻生物膜的生物膜产率；应用于废水处理中后，可以大幅降低废水中的总氮、总磷和总碳含量。因此，本专利技术是一种提高生物膜产率及废水处理效果好的菌藻协同处理温室气体的膜生物反应系统。
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1.一种处理温室气体的膜生物反应系统，包括光生物反应器、光源装置和动力装置，所述光生物反应器中设置共生菌藻生物膜，共生菌藻生物膜包括改性炭纤维载体以及负载于改性炭纤维载体上微藻和菌剂，所述改性炭纤维载体中具有接枝基团，接枝基团由高酞酸酐开环键合而成。
2.根据权利要求1所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述微藻为斜生栅藻；或，所述菌剂为甲烷氧化菌；或，所述动力装置为泵；或，所述膜生物反应系统还包括待处理废水。
3.根据权利要求1所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述改性炭纤维载体由聚丙烯腈基炭纤维经高酞酸酐改性处理而成。
4.根据权利要求1或3所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述改性炭纤维载体的制备中，首先去除聚丙烯腈基炭纤维表面的浆剂，然后采用氧化液氧化处理制成氧化炭纤维，最后由氧化炭纤维与酸酐试剂反应制成改性炭纤维；所述酸酐试剂包括高酞酸酐。
5.根据权利要求4所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述氧化液包括浓硫酸和浓硝酸，氧化液中浓硫酸和浓硝酸以体积比1：2-5
6.根据权利要求5所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述浓盐酸的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的10-30wt%。
7.根据权利要求4所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述高酞酸酐的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的50-80wt%；或，所述酸酐试剂混合于有机溶剂中。
8.根据权利要求7所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述有机溶剂为乙酸乙酯。
9.一种改性炭纤维载体，包括以聚丙烯腈基炭纤维为主体，在聚丙烯腈基炭纤维上接枝键合酸酐试剂，所述酸酐试剂为高酞酸酐。
10.一种共生菌藻生物膜，包括权利要求9所述的一种改性炭纤维载体。
...【技术特征摘要】
1.一种处理温室气体的膜生物反应系统，包括光生物反应器、光源装置和动力装置，所述光生物反应器中设置共生菌藻生物膜，共生菌藻生物膜包括改性炭纤维载体以及负载于改性炭纤维载体上微藻和菌剂，所述改性炭纤维载体中具有接枝基团，接枝基团由高酞酸酐开环键合而成。
2.根据权利要求1所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述微藻为斜生栅藻；或，所述菌剂为甲烷氧化菌；或，所述动力装置为泵；或，所述膜生物反应系统还包括待处理废水。
3.根据权利要求1所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述改性炭纤维载体由聚丙烯腈基炭纤维经高酞酸酐改性处理而成。
4.根据权利要求1或3所述的一种处理温室气体的膜生物反应系统，其特征是：所述改性炭纤维载体的制备中，首先去除聚丙烯腈基炭纤维表面的浆剂，然后采用氧化液氧化处理制成氧化炭纤维，最后由氧化炭纤维与酸酐试剂反应制成改性炭纤维；所述酸酐试剂包括高酞酸酐。
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏峥，田旭东，沈加思，王晓元，徐坚麟，付源，
申请(专利权)人：杭州楠大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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