CN104445800B - 利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，包括污水处理步骤、污水分离步骤、油脂诱导积累步骤、油脂收获步骤和提炼生物柴油步骤；污水处理步骤采用多层串联开放式反应器进行处理；污水分离步骤采用膜分离生物反应器进行分离；油脂诱导积累步骤采用螺旋弯管密闭式反应器进行油脂积累；油脂收获步骤采用漏斗式收获池进行油脂收获。本方法，采用膜分离生物反应器，利用超滤膜的分离作用，可截留微藻，实现藻污混合液的分离，而达标污水既可排放，节能减排，绿色环保。采用螺旋弯管密闭式反应器进行油脂积累，具有更高的光能利用率，促进了微藻光合作用，减少了占地面积，提高了空间利用率。

Description

利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，属于水污染处理技术领域。
背景技术
我国的资源结构特点是贫油、少气、富煤，我国已经进入石油资源相对短缺的时期。发展经济清洁的绿色燃料，已成为确保国民经济可持续发展和国家能源安全的重中之重。微藻含有丰富的脂质，具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高的特点，成为国内外公认的生产生物质能源的理想原料。发展生产微藻生物柴油，是缓解柴油供应紧张的有效途径，对我国绿色能源的发展，具有极为重要的战略意义。
我国的CO2排放量位居世界第二，CO2减排压力与日俱增。而CO2是微藻生长最主要的原料，生产1吨微藻生物柴油，需要消耗7吨左右的CO2。工业烟道尾气是产生大量CO2的主要排放源。将烟道尾气中的CO2进行回收作为微藻生长的主要原料，更具经济环保、符合自然界循环的独特优势，对解决我国CO2造成的环境压力问题，有着很重要的现实意义。
随着城市的工业化发展和人民生活水平的提高，产生了越来越多的污水。现有的传统污水处理方法费用较高；易产生臭气，影响附近的环境卫生；污泥产率高且含有大量有机物；处理后出水的还存在氮磷含量较高等问题。寻找更为节能和环境友好的污水处理工艺变得非常迫切。而利用微藻处理污水目前正成为一个可供选择的、具有潜在工业价值的生物质三级处理方法，具有广阔前景。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，其创新点在于：包括污水处理步骤、污水分离步骤、油脂诱导积累步骤、油脂收获步骤和提炼生物柴油步骤；
所述污水处理步骤采用多层串联开放式反应器进行处理；
所述污水分离步骤采用膜分离生物反应器进行分离；
所述油脂诱导积累步骤采用螺旋弯管密闭式反应器进行油脂积累；
所述油脂收获步骤采用漏斗式收获池进行油脂收获。
进一步的，所述污水处理步骤具体为将污水由调节池调节至PH为6～8，温度为10～35℃后，进入多层串联开放式反应器中，然后在多层串联开放式反应器中接种微藻，控制接种微藻的密度为20～50%，通入二氧化碳进行曝气使藻污混合液充分混合均匀，在光照条件下，通入流速为0.15～0.35m3/min/m2，控制污水处理的总时间为2～20h。
进一步的，所述多层串联开放式反应器为设置有上下若干层反应池的开放式反应池，若干层反应池串联式设置，每一层反应池之间设置有隔板，每一层反应池的底部设置有CO2进气口。
进一步的，所述隔板为向开放式反应池任意一端同方向倾斜的隔板，设置倾斜的角度为1～3°。
进一步的，所述每一层开放式反应池底部的中部位置还设置有光照装置。
进一步的，所述每一层开放式反应池的上方还覆盖有一层透光薄膜。
进一步的，所述污水分离步骤具体为将藻污混合液送入膜分离生物反应器，通过超滤膜进行分离污水和微藻浓缩液，设置分离模式为连续进水的同时连续出水。
进一步的，所述油脂诱导积累步骤具体为将分离出的微藻浓缩液引入调节池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量为微藻浓缩液质量的2～3倍，充分混合静置，形成低氮藻污混合液。
进一步的，所述油脂诱导积累步骤具体为在气动隔膜泵的动力下，将低氮藻污混合液送入螺旋弯管密闭式反应器进行油脂诱导积累，设置油脂积累时间为20～50h；所述螺旋弯管密闭式反应器为螺旋上升式聚乙烯管。
进一步的，所述油脂收获步骤具体为将经过油脂诱导积累的藻污混合液送入漏斗式收获池进行自然沉降形成高油脂含量微藻，从收获池下方收获高油脂含量微藻。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的这种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，采用多层串联开放式反应器，在多层串联开放式反应器中接种微藻，通入CO2进行曝气，实现藻污混合的均匀混合，保证微藻能高效处理污水。在多层串联开放式反应器提供的有利生长条件下，微藻在极端的时间内能吸收转化污水中氮磷、富集重金属离子、分解含碳有机物，达到处理污水的目的，自身呈指数型快速生长、大量繁殖、积累糖类、油脂等营养物质。此外，微藻光合作用形成高pH,可起一定的消毒作用；产生的大量氧气，可减少因污水中缺氧而形成的刺激性恶臭气体。
（2）本发明的这种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的的方法，采用膜分离生物反应器，利用超滤膜的分离作用，可截留微藻，实现藻污混合液的分离，而达标污水既可排放，节能减排，绿色环保。
（3）本发明的这种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的的方法，采用螺旋弯管密闭式反应器进行油脂积累，具有更高的光能利用率，促进了微藻光合作用，减少了占地面积，提高了空间利用率。
（4）本发明的这种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的的方法，采用漏斗式收获池进行油脂收获，利用自然沉降便于从下方收集微藻。自然沉降可去除50﹪-80﹪的藻细胞，剩余微藻选用气浮或絮凝沉降等方法除去，该种微藻收集方法节能环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
一种利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法：
污水处理步骤具体为将污水由调节池调节至PH为7，温度为25℃后，进入多层串联开放式反应器中，然后在多层串联开放式反应器中接种微藻，控制接种微藻的密度为30%，通入二氧化碳进行曝气使藻污混合液充分混合均匀，在光照条件下，通入流速为0.23m3/min/m2，控制污水处理的总时间为15h。
其中，多层串联开放式反应器为设置有上下若干层反应池的开放式反应池，若干层反应池串联式设置，每一层反应池之间设置有隔板，每一层反应池的底部设置有CO2进气口，隔板为向开放式反应池任意一端同方向倾斜的隔板，设置倾斜的角度为1°。
污水分离步骤具体为将藻污混合液送入膜分离生物反应器，通过超滤膜进行分离污水和微藻浓缩液，设置分离模式连续进水的同时连续出水。
油脂诱导积累步骤具体为将分离出的微藻浓缩液引入调节池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量为微藻浓缩液质量的2.5倍，充分混合静置，形成低氮藻污混合液，将低氮藻污混合液送入螺旋弯管密闭式反应器进行油脂诱导积累，设置油脂积累时间为35h；螺旋弯管密闭式反应器采用螺旋上升式聚乙烯管。
油脂收获步骤具体为将经过油脂诱导积累的藻污混合液送入漏斗式收获池进行自然沉降形成高油脂含量微藻，从收获池下方收获高油脂含量微藻。
本实施例中，微藻收集率为98～99%，污水处理后的清洁度为1GA～1GB，可以达标排放，油脂诱导后的油脂干重达到60%以上，即1g干藻诱导产生的油脂为0.6g以上。
实施例2
在实施例1的基础之上，在每一层开放式反应池底部的中部位置还设置有光照装置。
本实施例中在每层反应池底部配有光照装置，以便在阴雨天气也可为微藻生长的提供一定强度的光照和热量。

Claims (4)

1.利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，其特征在于：包括污水处理步骤、污水分离步骤、油脂诱导积累步骤、油脂收获步骤和提炼生物柴油步骤；
所述污水处理步骤采用多层串联开放式反应器进行处理，所述多层串联开放式反应器为设置有上下若干层反应池的开放式反应池，若干层反应池串联式设置，每一层反应池之间设置有隔板，每一层反应池的底部设置有CO2进气口；
所述污水处理步骤具体为将污水由调节池调节至pH为6～8，温度为10～35℃后，进入多层串联开放式反应器中，然后在多层串联开放式反应器中接种微藻，控制接种微藻的密度为20～50%，通入二氧化碳进行曝气使藻污混合液充分混合均匀，在光照条件下，通入流速为0.15～0.35m3/min/m2，控制污水处理的总时间为2～20h；
所述污水分离步骤采用膜分离生物反应器进行分离，所述污水分离步骤具体为将藻污混合液送入膜分离生物反应器，通过超滤膜进行分离污水和微藻浓缩液，设置分离模式为连续进水的同时连续出水；
所述油脂诱导积累步骤采用螺旋弯管密闭式反应器进行油脂积累，所述油脂诱导积累步骤具体为将分离出的微藻浓缩液引入调节池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量为微藻浓缩液质量的2～3倍，充分混合静置，形成低氮藻污混合液；在气动隔膜泵的动力下，将低氮藻污混合液送入螺旋弯管密闭式反应器进行油脂诱导积累，设置油脂积累时间为20～50h；所述螺旋弯管密闭式反应器为螺旋上升式聚乙烯管；
所述油脂收获步骤采用漏斗式收获池进行油脂收获，所述油脂收获步骤具体为将经过油脂诱导积累的藻污混合液送入漏斗式收获池进行自然沉降形成高油脂含量微藻，从收获池下方收获高油脂含量微藻。
2.根据权利要求1所述的利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，其特征在于：所述隔板为向开放式反应池任意一端同方向倾斜的隔板，设置倾斜的角度为1～3°。
3.根据权利要求2所述的利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，其特征在于：所述每一层开放式反应池底部的中部位置还设置有光照装置。
4.根据权利要求3所述的利用微藻耦合光生物反应器处理污水与生产柴油的方法，其特征在于：所述每一层开放式反应池的上方还覆盖有一层透光薄膜。
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