CN117735706A - 一种处理温室气体的膜生物反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理温室气体的膜生物反应系统，属于环保技术领域，具体涉及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，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。本发明制备的改性炭纤维载体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。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种处理温室气体的膜生物反应系统。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
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，本发明通过去除聚丙烯腈基炭纤维表面和浆剂，然后对其进行氧化并接枝改性，制备得到改性炭纤维载体，接枝改性可以使用高酞酸酐进行开环改性，经过上述处理后，在改性炭纤维载体表面形成沟槽结构和粗糙的接枝结构，在其表面微观结构的作用下，提高了对微藻和菌剂的粘附量，提高制备得到的共生菌藻生物膜的生物膜产率，然后将其应用于废水处理中，对废水中的总氮、总磷及总碳均具有好的去除效果。
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。
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。
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。
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。
更优选地，浓盐酸的使用量为聚丙烯腈基炭纤维的10-30wt%。
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。
优选地，有机溶剂为乙酸乙酯。
本发明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。
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。
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%。
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%。
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%。
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%。
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%。
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%。本发明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。
本发明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。
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。
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%。
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%。
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。
本发明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，本发明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，本发明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。
附图说明
图1为改性炭纤维电镜图。
图2为生物膜产率图。
图3为总氮去除率图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
本发明中使用的斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015，甲烷氧化菌（Methylobacterium sp）CGMCC No.17719。
实施例1：一种处理温室气体的膜生物反应系统
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，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30wt%，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60wt%，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
共生菌藻生物膜的制备：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含有改性炭纤维载体的流通器中进行流动挂膜，在0.1mL·min-1cm-2的速度下挂膜24h，挂膜完成后，得到共生菌藻生物膜。培养液为BG11培养基，培养液的使用量为1000g，接种藻样为斜生栅藻，接种藻样的使用量为10g，接种菌样为甲烷氧化菌，接种菌样的使用量为0.5g。
膜生物反应系统：由光生物反应器、光源、待处理液和泵组成，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。待处理液根据光生物反应器中共生菌藻生物的面积确定流速。
实施例2：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本实施例与实施例1相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，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30wt%，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70wt%，改性溶液的使用量为1000g，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
实施例3：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本实施例与实施例1相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，改性溶液由高酞酸酐、乙酸乙酯和月桂酸酐混合而成，改性溶液中高酞酸酐的量为30wt%，改性溶液中月桂酸酐的量为5wt%，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60wt%，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
实施例4：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本实施例与实施例2相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，改性溶液由高酞酸酐、乙酸乙酯和月桂酸酐混合而成，改性溶液中高酞酸酐的量为30wt%，改性溶液中月桂酸酐的量为5wt%，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70wt%，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
对比例1：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本对比例与实施例1相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，改性溶液为乙酸乙酯，改性溶液的使用量为1000g，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
对比例2：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本对比例与实施例3相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，改性溶液由高酞酸酐、乙酸乙酯和月桂酸酐混合而成，改性溶液中高酞酸酐的量为30wt%，改性溶液中月桂酸酐的量为5wt%，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40wt%，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
对比例3：一种处理温室气体的膜生物反应系统
本对比例与实施例3相比，不同之处在于改性炭纤维载体的制备。
改性炭纤维载体的制备：将聚丙烯腈基炭纤维浸于丙酮中，在30℃的温度下浸泡24h，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70℃的温度下浸泡5h，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60℃的温度下接枝反应5h，无水乙醇冲洗，干燥，得到改性炭纤维载体。丙酮的使用量为1000g，聚丙烯腈基炭纤维的使用量为200g；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1：3的比例混合，氧化液的使用量为1000g，改性溶液由高酞酸酐、乙酸乙酯和月桂酸酐混合而成，改性溶液中高酞酸酐的量为30wt%，改性溶液中月桂酸酐的量为5wt%，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90wt%，引发剂为浓盐酸，浓盐酸的使用量为40g。
试验例：
本发明对实施例1中制备得到的改性炭纤维载体的表面形貌采用SEM表征，结果如图1所示，可见改性炭纤维表面沟槽和粗糙结构，有利于微藻或菌剂的粘附。
本发明对各实施例和各对比例的方法中共生菌藻生物膜的生物膜生长情况进行测试，采用无菌水冲洗各实施例和各对比例的方法制备得到的生物膜载体，干燥，得到挂膜后的共生菌藻生物膜的重量，通过挂膜前后共生菌藻生物膜（挂膜前为改性炭纤维载体）的重量差占改性炭纤维载体面积的比值，即为生物膜产率，生物膜产率如图2所示，其中，S1为实施例1，S2为实施例2，S3为实施例3，S4为实施例4，D1为对比例1，D2为对比例2，D3为对比例3，本发明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，本发明中使用的酸酐包括高酞酸酐和/或月桂酸酐，将其应用于微藻和菌剂的挂膜，经过测试，发现高酞酸酐的接枝，可以提高生物膜产率，表明高酞酸酐的使用提高了共生菌藻生物膜的生物膜产率；本发明进一步还可以加入月桂酸酐，由高酞酸酐和月桂酸酐共同对聚丙烯腈基炭纤维进行改性，制备得到具有双接枝改性基团的改性炭纤维载体，同时，在共同使用高酞酸酐和月桂酸酐时，高酞酸酐的使用量不能太低或太高，太低或太高均会导致共生菌藻生物膜的生物膜产率的降低，表明高酞酸酐和月桂酸酐需要在合理的使用范围内，才具有提高共生菌藻生物膜的生物膜产率的效果。
模拟废水的配制：葡萄糖500 mg/L，碳酸氢钠250 mg/L，氯化铵300 mg/L，磷酸氢二钾38 mg/L，硫酸镁50 mg/L，氯化钙25 mg/L。
本发明采用模拟废水通过各实施例和各对比例方法处理，在通入模拟废水的过程中，废水采用循环运行的方式，通过含有共生菌藻生物膜的容器的流量为0.20mL·min-1cm-2，运行时间为7d，同时通入体积比为1：1的甲烷和氧气的混合气体，对处理前后总氮的去除率来表征对废水的处理效果，总氮去除率如图3所示，其中，S1为实施例1，S2为实施例2，S3为实施例3，S4为实施例4，D1为对比例1，D2为对比例2，D3为对比例3，本发明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，本发明中使用的酸酐包括高酞酸酐和/或月桂酸酐，将其应用于微藻和菌剂的挂膜，挂膜后得到共生菌藻生物膜，然后将其应用于废水处理中，经过测试，发现由高酞酸酐的接枝制备的共生菌藻生物膜，可以提高对废水中总氮的去除效果，表明由高酞酸酐改性得到的共生菌藻生物膜可以提高对废水中总氮的去除；本发明进一步还可以加入月桂酸酐，由高酞酸酐和月桂酸酐共同对聚丙烯腈基炭纤维进行改性，制备得到具有双接枝改性基团的改性炭纤维载体，进一步制备得到共生菌藻生物膜，该共生菌藻生物膜对废水中的总氮去除效果进一步提高，同时，在进一步研究中还发现，在共同使用高酞酸酐和月桂酸酐时，高酞酸酐的使用量不能太低或太高，太低或太高均会导致共生菌藻生物膜对废水中的总氮的去除效果的降低，表明高酞酸酐和月桂酸酐需要在合理的使用范围内，才具有提高共生菌藻生物膜对废水中的总氮去除率的效果。
本发明的方法对废水中的总磷和总碳也有较优的去除效果，其去除效果与总氮的去除效果相似。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
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的比例混合；或，所述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。
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。
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