[0029] 以下结合附图和实施例作进一步详细描述:
[0030] 实施例1:
[0031] 如图1、5所示,一种实现固定化培养及废水深度净化的微藻培养系统,包括微藻生物膜培养器1和循环水箱3,微藻生物膜培养器1倾斜连接于循环水箱3上端,循环水箱3连接于微藻生物膜培养器1,微藻生物膜培养器1内部连接有培养板8。微藻生物膜培养器1的优选倾斜角度α为18°,微藻生物膜培养器1所设有的倾斜角使得流过培养板8表面的水流流速适当,适于微藻的固定化培养,为最佳的倾斜角度。微藻生物膜培养器1包括培养板8,培养板8侧壁连接有玻璃罩,玻璃罩由盖板6和底罩7组成。微藻生物膜培养器1所设有的倾斜角使得流过培养板8表面的水流流速适当,适于微藻的固定化培养,为最佳的倾斜角度;培养板8侧壁连接的玻璃罩具有透光性,微藻培养过程中的光源可利用自然光照或人工设置光源,玻璃罩对自然光照或人工设置光源均有较好的透光效果,能够满足微藻充分进行光合作用的需求;盖板6和底罩7为可拆卸式连接,便于培养人员在微藻收获时打开盖板6进行收获,操作便利。微藻生物膜培养器1顶部连接有布水器9,微藻生物膜培养器1底部设有出水孔11,布水器9连接于水泵5循环水箱3一端,出水孔11与循环水箱3另一端连接,微藻生物膜培养器1与循环水箱3之间连接,实现循环水箱3内部的水体的循环使用,可实现废水的循环净化或培养液的充分利用,为节省微藻培养成本。培养板8为聚乙烯塑料材质,培养板8采用聚乙烯塑料材质,可提高微藻固定化培养效果。
[0032] 微藻培养系统的微藻培养方法为:将培养液输入循环水箱3内部,在培养板8表面接种微藻细胞;将培养液泵入布水器9,培养液经布水器9布水后均匀流过微藻生物膜表面,最终流回至循环水箱3内部;待微藻生物膜生长至收获厚度后,刮取表面的微藻生物膜完成微藻的收获;培养板8表面残留的微藻生物作为种微藻细胞继续培养。上述培养方法可操作性强,实施性高,利于大规模的微藻培养,实现了微藻的生物膜固定化培养,可获得较高的生物固体含量的微藻生物膜,且在微藻收获时留有一定量的微藻生物在培养板8表面作为种微藻细胞,使得微藻的后续培养无需重新接种,省去了繁琐的接种过程,降低培养人员的劳动强度,且降低微藻固定化培养的总成本,具有较高的微藻培养效益。
[0033] 本实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,在此不作详细叙述。
[0034] 实施例2:
[0035] 如图2 8所示,本实施例在实施例1的基础上,进一步优化方案为:微藻生物膜培养~器1通过支撑柱2倾斜连接于循环水箱3上端,支撑柱2和循环水箱3之间连接有弹性块4,循环水箱3通过水泵5连接于微藻生物膜培养器1,微藻生物膜培养器1内部连接有培养板8。微藻生物膜培养器1提供微藻培养,微藻生物膜培养器1与循环水箱3之间连接,实现循环水箱
3内部的水体的循环使用,可实现废水的循环净化或培养液的充分利用,为节省微藻培养成本,采用含氮磷废水作为培养液,在水体循环中,可对废水实现深度的脱氮除磷处理;在培养板8表面接种微藻细胞进行固定化培养,可获得具有较高生物固体含量的微藻生物膜,且可降低后续藻液脱水、干化的费用,减少微藻培养成本;弹性块4连接于支撑柱2和循环水箱
3之间,具有基本的支撑且提高微藻生物膜培养器1安装稳定性的作用,当培养板8表面的微藻在培养过程不断繁殖时,微藻生物膜培养器1的总重量不断增加,使得支撑柱2对弹性块4产生更大的压力,增加弹性块4的形变量,从而使得微藻生物膜培养器1的倾斜角度变小,培养板8表面的水流速度降低,提高对厚度增加的微藻生物膜的布水效果,提高微藻收获产量,还可通过弹性块4的形变量预估微藻生物膜的增重产量,为及时收获微藻生物膜提供极大便利,故弹性块4的设置不仅可提高微藻生物膜培养器1安装稳定性,还可调节微藻生物膜培养器1倾斜角度,提高布水效果,且还可预估微藻生物膜产量,提升微藻生物膜收获及时性,提高微藻培养便利性。上述的微藻生物膜培养系统结构简单,利用含氮磷废水进行微藻细胞的固定化生物膜培养,既实现了微藻的生物膜固定化培养,获得较高生物固体含量的微藻生物膜,同时也实现了对所用废水中氮磷的深度去除,实现了废水的深度脱氮除磷处理。
[0036] 微藻生物膜培养器1顶部连接有布水器9,微藻生物膜培养器1底部设有出水孔11,出水孔11内部连接有超滤膜10,布水器9连接于水泵5,所的出水孔11与循环水箱3连接。布水器9对培养板8表面的微藻生物膜进行均匀布水,为微藻生长提供充足的水分与营养物质;设置在出水孔11内部的超滤膜10能够有效防止随水游走的微藻进入循环水箱3内部,保证系统的正常工作,且被阻拦的微藻还能够在超滤膜10内壁生长繁殖,降低微藻的流失率。
[0037] 培养板8表面均布有凹陷的培养槽8a,培养槽8a为横向的三角柱形,培养槽8a在靠近微藻生物膜培养器1顶部的一侧连接有槽槛8b。培养槽8a可作为初始接种空间,凹陷设有的培养槽8a可避免布水水流对刚接种的微藻的冲刷,降低微藻流失率,提高微藻收获量;且当收获微藻生物膜时,凹陷的培养槽8a可有效保留种微藻细胞,以供后续培养的需要,提高操作便利性。槽槛8b阻拦了布水水流对培养槽8a内部微藻的直接冲刷;且增加了微藻可生长繁殖的面积,提高微藻收获量,提高微藻生物膜的生物固体含量。
[0038] 循环水箱3一侧底端连接有循环水出口3b和水箱出水口3a,循环水箱3另一侧的上端面设有水箱进水口3c,水箱出水口3a位于循环水出口3b上端,循环水出口3b连接于水泵5,水箱进水口3c表面连接有钢丝网,水箱进水口3c与微藻生物膜培养器1连接。循环水箱3的水箱进水口3c和循环水出口3b,控制了微藻培养的布水和水体在循环水箱3内部的停留时间,进出水可采用连续进出水或间歇进出水,通过进出水操作,使废水在水箱中的平均停留时间控制在合理的范围内;钢丝网为微藻生物膜培养器1提供连接支撑,且可使经过微藻培养后的水体回流至循环水箱3。
[0039] 弹性块4为内部中空的长方体,弹性块4的上下底面的材料为板材4a,弹性块4的侧面的材料为软质胶4c,弹性块4内部垂直连接有弹簧4b。板材4a将支撑柱2对弹性块4的压力分散,使得弹簧4b能均匀发生形变,提高产量预估准确性;软质胶4c能够对弹簧4b起到保护作用,避免弹簧4b长期暴露于流动空气中发生绣化的情况,软质胶4c还可提供支撑,有效防止弹簧4b向一侧倾斜,提高微藻生物膜培养器1安装稳定性,且提高产量预估的可实施性。
[0040] 上述软质胶4c的制备方法为:取顺丁橡胶55份、氯丁橡胶37份、硅藻土3份、煅烧陶土30份、微晶石蜡1份、古马隆树脂3份加入密炼机中,加压13Mpa塑炼,当温度达到105℃时,排胶,在开练机上进行厚通,棍距为11mm,然后下片;把塑炼好的胶料投入密炼机中,加压混炼1.5分钟,然后投入硼酸锌5份、腰果壳油2份、氧化镁8份、防老剂NBC0.05份、促进剂DM0.7份、硬脂酸1.1份,加压混炼1分钟,然后加入DL-初油氨基酸0.02份,炭黑1份、氧化锌0.8份、柠檬酸三丁酯2.4份,进行加压混炼,压力为13Mpa, 当温度达到100℃时,加入硫磺1.1份、促进剂TMTD0.3份、共交联剂TCY0.8份进行加压混炼,当温度达到115℃时,排胶,在开炼机进行厚通,然后出片即可。上述制备方法所制得的橡胶密封圈的密封效果好,且具有优异的弹性以及柔软性。其中DL-初油氨基酸中D-初油氨基酸和L-初油氨基酸的重量比为1:0.2,加入的具有特殊比例的DL-初油氨基酸与柠檬酸三丁酯具有协同作用,可在后续的橡胶硫化中使硫磺活化,降低橡胶与硫磺的交联温度,提高橡胶与硫磺的交联反应速度和程度,使得所制得的软质胶4c具有优异的弹性以及柔软性,使得软质胶4c不仅能够同时跟随弹簧4b发生形变,避免影响微藻产量的预估,还可对弹性块4的侧面实现必要的支撑,避免弹簧4b发生一侧倾斜的现象,实现准确的微藻产量预估,同时所得到的软质胶4c的橡胶分子稳定性高,可赋予软质胶4c优异的尺寸稳定性和抗老化性,实现对弹簧4b的密封保护,且延长软质胶4c使用寿命。
[0041] 微藻生物膜培养器1顶部连接有布水器9,微藻生物膜培养器1底部设有出水孔11,循环水箱3一侧的侧壁连接有水箱出水口3a和循环水出口3b,循环水箱3另一侧的上端面设有水箱进水口3c,出水孔11与水箱进水口3c连接,循环水出口3b通过水泵5与布水器9连接。上述连接实现看循环水箱3内部培养液的循环利用,可实现对废水的深度净化;当废水达到净化要求时,通过水箱出水口3a排出,水箱出水口3a与循环水出口3b分开设置,避免了废水净化过程水质的相互影响,提高废水净化效果。
[0042] 本实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,在此不作详细叙述。
[0043] 实施例3:
[0044] 结合图1的系统流程示意图和图9的系统流程框图为本系统的工作流程做进一步的详述:将培养液通过培养液进水b均布于微藻生物膜表面,进行微藻培养c,将经过微藻生物膜吸收后的培养液出水d通过水箱进水e回流至循环水箱3中,培养人员抽取循环水箱3中的培养液进行水质检测,若水质检测达标,则由水箱出水g排出循环水箱3,若水质检测未达标,则通过循环水出水a输送回培养液进水b处重新进行微藻生物膜培养,当水质监测达标后,换成新的培养液直至微藻生物膜培养结束。
[0045] 本实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,在此不作详细叙述。
[0046] 实施例4:
[0047] 如图2 8所示,一种实现固定化培养及废水深度净化的微藻培养系统,采用本微藻~培养系统进行的微藻培养:优选培养方法为:选取雨生红球藻作为培养微藻,将TN含量为
10mg/L,TP含量为0.8mg/L的废水作为培养液输入循环水箱3内部,且在培养板8表面接种微藻细胞,初始接种密度为32g/m2;培养光源选取为日光灯,光强为3150lx,光暗周期为12h/
12h,培养温度控制为25℃;水泵5将循环水箱3内部的培养液泵入布水器9,培养液经布水器
9布水后均匀流过微藻生物膜表面,最终流回至循环水箱3内部,控制培养液在循环水箱3内部的停留时间为1.5d;待微藻生物膜生长至收获厚度为3.5mm后,刮取表面的微藻生物膜完
2
成微藻的收获;藻细胞的初始生物量为5.6 g/m ,其藻细胞生物量随培养时间的变化如图
10所示,在上述培养方法的培养下,藻细胞的生物固体含量几乎处于线性增长的情况,具有较强的生物量积累能力,在第7天进行收获时,生物量达到80.2 g/m2,所收获的微藻生物膜的干重含量为7.8%,具有较好收益。
[0048] 本实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,在此不作详细叙述。
[0049] 实施例5:
[0050] 取实施例2的微藻培养系统和方法进行微藻培养时对废水中TN、TP含量去除率实验,进行6组废水净化试验,控制每次试验的废水量相同,选取小球藻作为培养微藻,试验中微藻初始接种密度13g/m2,微藻收获厚度为4.5mm,测试废水进水中实际初始TN、TP浓度以及出水中TN、TP浓度,其吸收去除率计算公式为:
[0051] η(%)= * 100%,其中,η为去除率,W0为进水中元素初始浓度(mg/L),We为出水中元素浓度(mg/L)
[0052] 实验结果如下表:
[0053]
[0054] 由上表实验数据可看出,本微藻培养系统利用固定化微藻培养进行废水的深度净化,在培养中对TN的去除率达到90%以上,对TP的去除率达到95%以上,去除效果好且稳定性较高,可得出本微藻培养系统在实现固定化微藻培养的同时,能够对废水进行深度净化。
[0055] 上述实施例中的常规技术连接或现有技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细描述。
[0056] 以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此,所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。