CN107098478A - 一种微藻固碳及污水生态处理系统 - Google Patents
一种微藻固碳及污水生态处理系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107098478A CN107098478A CN201710491045.7A CN201710491045A CN107098478A CN 107098478 A CN107098478 A CN 107098478A CN 201710491045 A CN201710491045 A CN 201710491045A CN 107098478 A CN107098478 A CN 107098478A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sewage
- microalgae
- breeding
- carbon sequestration
- processing system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/48—Sulfur compounds
- B01D53/50—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/58—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/84—Biological processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/16—Total nitrogen (tkN-N)
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Cultivation Of Seaweed (AREA)
Abstract
本发明涉及一种微藻固碳及污水生态处理系统,属于生态环保技术领域。本发明提供的微藻固碳及污水生态处理系统,包括微藻固碳系统和微藻污水处理系统;所述微藻固碳系统包括碳源和微藻生长繁殖装置(5);所述微藻污水处理系统包括污水源(18);所述微藻污水处理系统利用微藻生长繁殖装置进行污水的处理。本发明提供的处理系统能够在固碳的同时高效处理污水,能够实现微藻固碳和污水处理的产业化运行,解决环境污染的同时提升经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及生态环保技术领域,具体涉及一种微藻固碳及污水生态处理系统。
背景技术
根据国家统计局的数据,2015年我国的能源消耗总量为43亿吨标煤。二氧化碳总排放达到了130亿吨,导致气温升高和雾霾越来越严重。其中,主要的二氧化碳来源于工业生产。比如,我国2015年的电力消耗达到了5.8万亿度,折合约20亿吨标煤,产生的二氧化碳大约为60亿吨,占二氧化碳总排放量的45%左右。碳排放是造成气候变暖和雾霾的重要因素。因此,中国政府宣布了2020的气候目标:碳排放强度下降60%~65%,这是一个十分艰巨的任务。
我国每年的污水处理量已经达到400亿吨,每年还在以大约5~10%的速度增加。污水处理的传统方法是好氧法处理,每年大约需要消耗160亿千瓦时的电力,大约产生5000万吨的污泥。这些污泥被国家列为“危险废物”,造成大量的二次污染,并且花费大量的资金进行处理。每吨污泥的处置费用高达400~800元。每年全国的污泥处置费用大约为400亿元。
藻类不仅可以固碳,产生天然有机食物和营养品,而且还可以消化污水。以污水作为藻类的原料净化污水,并具有营养价值和生态价值的藻类。用微藻处理污水在发达国家,以及我国都进行了大量研究。美国、欧洲、澳大利亚、日本、台湾等发达国家和地区都已将微藻培养作为实现污水生态处理和可再生能源生产的战略发展目标。我国目前已经开始了大面积的藻类养殖。但还主要用于高档食品和保健品生产。在山东、云南和内蒙等地建立了大规模的小球藻和螺旋藻的养殖基地,并建立了大规模的营养品和保健品的生产厂,形成了规模化的产业链。
目前普遍应用的藻类池塘系统HRT,一般养殖时间为2~6天。如果采用藻类池塘养殖技术处理污水,当量人口占地一般>10m2。如果一个百万人口的城市,采用微藻养殖处理污水,其占地面积将达到1.5万亩。很显然,它比二/三级污水处理主体单元还要庞大许多,这在用地紧张的城市中是不可能被接受的。因此,现有技术并没有一种微藻处理污水的大规模工业化生产方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微藻固碳及污水生态处理系统。本发明提供的处理系统能够在固碳的同时高效处理污水,能够实现微藻固碳和污水处理的产业化运行,解决环境污染的同时提升经济效益。
本发明提供了一种微藻固碳及污水生态处理系统,其特征在于,包括微藻固碳系统和微藻污水处理系统;
所述微藻固碳系统包括碳源和微藻生长繁殖装置(5);
所述微藻污水处理系统包括污水源(18);
所述微藻污水处理系统利用微藻生长繁殖装置进行污水的处理。
优选的是,所述微藻生长繁殖装置包括外壳(6)、隔板(7)、搅拌装置和光源(10)。
优选的是,所述外壳(6)和隔板(7)为透明材料。
优选的是,每层所述隔板上方都设置有搅拌装置。
优选的是,所述搅拌装置包括机械搅拌装置和气动搅拌装置。
优选的是,所述气动搅拌装置包括分布式气动曝气装置(8)。
所述微藻污水处理系统还包括污水预处理装置和污水加热装置(15)。
优选的是,所述污水加热装置(15)包括太阳能和工业余热。
优选的是,所述污水加热装置(15)控制污水温度为20~35℃。
优选的是,所述污水预处理装置的预处理过程包括过滤、沉淀。
本发明还提供了一种微藻固碳及污水生态处理系统。本发明以污水和二氧化碳作为微藻生长繁殖的基本原料,将微藻生长繁殖装置与碳源和污水源分别连接,通过微藻进行污水处理以及二氧化碳的固定,得到的藻液进行浓缩成为肥料,可用于治沙、草场、果树和农作物的肥料,或作为养殖业的高档饲料,甚至作为营养保健品。微藻在利用污水和二氧化碳在光合作用下生长微藻的过程中还能释放大量氧气,改善空气环境。本发明提供的处理系统能够在固碳的同时高效处理污水,能够实现微藻固碳和污水处理的产业化运行,解决环境污染的同时提升经济效益。
附图说明
图1为本发明说明书提供的微藻固碳及污水生态处理系统示意图;
图2为本发明说明书提供的微藻生长繁殖装置结构图;
图3为本发明实施例1提供的采用传统好氧技术处理的沼液示意图;
图4为本发明实施例1提供的烟气固碳-微藻处理沼液系统流程图;
图5为本发明实施例1提供的沼气-微藻固碳-沼液微藻生态处理系统实物图;
图6为本发明实施例1提供的微藻曝光生长繁殖塔实物图;
图7为本发明实施例1提供的经压滤机压滤后的液体实物图;
图8为本发明实施例1提供的经压滤机分离后的液体实物图;
图9为本发明实施例1提供的沼液分离前微藻处理沼液的实物图;
图10为本发明实施例1提供的本发明系统处理得到的沼液检测报告;
图11为本发明实施例1提供的本发明系统处理得到的沼液水质监测结果。
具体实施方式
本发明提供了一种微藻固碳及污水生态处理系统,包括微藻固碳系统和微藻污水处理系统;
所述微藻固碳系统包括碳源和微藻生长繁殖装置(5);
所述微藻污水处理系统包括污水源(18);
所述微藻污水处理系统利用微藻生长繁殖装置进行污水的处理。
在本发明中,微藻在利用污水和二氧化碳在光合作用下,在固碳和处理污水的同时,生产高档生态饲料和肥料。还能释放大量氧气,改善人们的生态环境。
在本发明中,所述微藻固碳系统包括碳源,所述碳源包括一氧化碳、二氧化碳。本发明对所述碳源的来源没有特殊的限定,采用本领域人员熟知的碳源工厂即可,所述碳源工厂为能产生二氧化碳的工厂,优选为火电厂、化工厂、冶炼厂、窑炉等。随着工业二氧化碳的急剧增加,本发明的碳源优选采用工厂排出的含二氧化碳的烟气。本发明所述碳源为固碳提供原料,减少排放,有利于生产藻类和建设生态循环经济体系。
本发明所述微藻固碳系统包括微藻生长繁殖装置(5)。所述微藻生长繁殖装置为以有机生物质(包括污水)和碳源为原料,与光源(包括人造光源和太阳光)进行光合作用,生产微藻,并释放氧气的装置。在本发明中,所述微藻生长繁殖装置包括外壳(6)、隔板(7)、搅拌装置和光源(10)。在本发明中,每层所述隔板上都设置搅拌装置。在本发明中,所述搅拌装置包括机械搅拌装置和气动搅拌装置。在本发明中,所述气动搅拌装置包括分布式气动曝气装置(8)。在本发明中,所述分布式气动曝气装置,优选由多个筛网式曝气头组成,所述曝气头均匀分布在每层隔板上的液体中。本发明所述分布式气动曝气装置既可均匀分配烟气,又可对微藻生长繁殖液体进行气力搅拌。在本发明中,所述微藻生长繁殖装置更优选包括外壳、隔板、光源、搅拌装置、污水进料装置和微藻排出装置。本发明对所述进料装置和微藻排出装置没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的污水进料装置和微藻排出装置即可。在本发明中,所述光源包括自然光源和人工光源,当所述光源为人工光源时,所述光源优选包括曝光装置。
在本发明中,所述外壳(6)和隔板(7)为透明材料。在本发明中,所述透明材料优选为玻璃板,包括普通玻璃板、钢化玻璃版和有机玻璃板。
在本发明中,所述微藻污水处理系统包括污水源(18)。本发明对所述污水源的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的污水来源即可,如城镇污水、社区生活污水、生活垃圾渗滤液、屠宰废水、工农业有机废水、沼液等。
在本发明中,所述微藻污水处理系统包括污水加热装置(15),本发明所述污水加热装置能够保持水温处于微藻的最佳生长繁殖温度。在本发明中,所述污水加热装置的热源优选为包括太阳能和工业余热。所述污水加热装置优选包括太阳能集热装置。所述工业余热优选来自火电厂、化工厂、钢铁厂的烟气等。在本发明中,所述污水家人装置用于加热污水和对生长繁殖塔进行保温。在本发明中,所述污水加热装置控制污水温度为20~35℃,更优选为25~32℃。
在本发明中,所述微藻污水处理系统包括污水预处理装置。在本发明中,所述污水预处理装置的预处理过程包括过滤、沉淀。
在本发明中,所述微藻生长繁殖装置优选包括微藻收集装置。所述微藻收集装置根据微藻进行选取。当微藻长度在50μm~1mm时,优选采取普通过滤的方式收集;对于特细的微藻,如小球藻可以采取超级过滤的方式收集;对于特殊要求的情况,还可以采取反渗透(RO)方式过滤。
在本发明中,所述生态处理系统优选包括微藻利用系统。在本发明中,所述微藻的利用优选分为两部分。其中一部分为生态利用,另一部分为微藻深加工利用。对于微藻的生态利用是直接将微藻液体送入种植基地,其中包括荒漠治沙、草场种植、浇灌果树、蔬菜和粮食种植等。生态建设是本发明的主要目的之一。液态微藻可以通过管道输送到生态基地进行灌溉和施肥。对于生态基地,将根据不同的具体情况进行科学规划和建设。这里主要考虑三种基本用途(但不限于这三种用途),包括草场种植、有机水果种植和粮食蔬菜种植。其中,草场种植包括治沙种植和养殖种植。水果种植包括很多品种,如葡萄、黑桃、苹果等。尤其是葡萄种植很多地方都采用了滴灌系统进行施肥。对于微藻还可以进行深加工,包括生产高档饲料,甚至生产高档保健营养品等。
在本发明中,所述生态处理系统优选包括藻液处理及消毒装置,经过杀毒后的藻液可以进行达标排放。
在本发明实施例中,所述微藻固碳及污水生态处理系统具体优选如图1所示:
其中,1为碳源;2为烟气控制阀;3为太阳;4为烟气风机;5为微藻生长繁殖装置;6为外壳;7为隔板;8为分布式气动曝气装置;9为污水分配装置;10为光源;11为电源分配系统;12为微藻生长繁殖液体;13为微藻排出装置;14为污水输送泵;15为污水加热装置;16为污水预处理装置;17为污水给料泵;18为污水源;19为微藻深加工装置;20为微藻收集装置;21为藻液杀毒处理装置;22为藻液沉淀储蓄装置;23为微藻生态利用控制阀;24为果园;25为滴灌系统;26为草地;27为粮食蔬菜基地;28为喷灌系统。
在本发明中,所述微藻生长繁殖装置的放大图如图2所示。
在本发明中,所述微藻固碳及污水生态处理系统处理流程具体优选如下:
藻类生长繁殖需要藻种、原料和阳光。本发明对所述藻种的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的藻种的市售产品即可。本发明所述藻种优选包括小球藻和螺旋藻。所述小球藻和螺旋藻营养价值高、繁殖快、具有很强的适应能力。
小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻,是一种球形单细胞淡水藻类,直径3~8微米,是地球上最早的生命之一,出现在20多亿年前,是一种高效的光合植物,以光合自养生长繁殖,分布极广。
小球藻(Chlorella vulgaris)绿藻纲,小球藻科。单细胞藻,常单生,也有多细胞聚集。细胞球形、椭圆形,内有一个周生、杯状或片状的色素体。无性繁殖,每个细胞可以产生2、4、8或16个似亲孢子,成熟时母细胞破裂,孢子逸出,长大后即为新个体。世界各地均有分布,多生活于较小浅水,也有海产种类。天然条件下个体较少,人工培养大量繁殖。细胞内的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量都很高,又有多种维生素,可食用和作为饵料。
小球藻广泛分布于自然界,以淡水水域种类最多;易于培养,不仅能利用光能自养,还能在异养条件下利用有机碳源进行生长、繁殖;并且生长繁殖速度快,是地球上动植物中唯一能在20h增长4倍的生物,所以其应用价值很高。我国常见的种类有蛋白核小球藻、椭圆小球藻、普通小球藻等,其中蛋白核小球藻蛋白质含量高,营养价值最高。
螺旋藻(Spirulina)亦称“节旋藻”。蓝藻纲,颤藻科,是一类低等生物,原核生物,由单细胞或多细胞组成的丝状体,体长200-500μm,宽5-10μm,圆柱形,呈疏松或紧密的有规则的螺旋旋形弯曲,形如钟表发条,故而得名。具有减轻癌症放疗、化疗的毒副反应,提高免疫功能,降低血脂等功效。。目前国内外均有大规模人工培育,主要为钝顶螺旋藻、极大螺旋藻和印度螺旋藻三种。可食用,营养丰富,蛋白质含量高达60%~70%。
本发明优选通过人工加入的方式一次性将藻种加入微藻生长繁殖装置内,使其自然生长繁殖。在本发明中没有做专门设计藻种加入装置。
藻类生长繁殖的场所——微藻生长繁殖装置的结构如上文所述。
藻类生长繁殖的原料一部分来自于污水源,另一部分来源于碳源。所述污水源含有大量的生物质,以及丰富的蛋白质、糖、淀粉、酸及其它有机物,氨、氮、磷、各种盐类等,都是很好的藻类原料,可以用于生产藻类。
藻类生长繁殖的另一种原料是碳源,优选为二氧化碳和少量的一氧化碳。这两种气体都是藻类生产的原料。许多工厂都有大量的二氧化碳排出,是影响生态环境的最大污染源,全世界都在研究治理方法。在本发明中,在工厂的原有排烟系统中,通过烟气控制阀(2)引出一部分烟气,经过烟气风机(4)送入分布式气动曝气装置(8)。分布式气动曝气装置(8)置于微藻生长繁殖装置(5)中的每一层微藻生长繁殖液体(12)中。烟气在风机(4)的驱动下,气动曝气装置(8)的曝气器将烟气喷入繁殖液体中,同时达到对液体的搅拌作用。
藻类生长繁殖所需要的光源,在本发明中主要采用人造光源。人造光源的产生工艺是:从电网下载的电能经过配电系统(11)将电力参数调整到适合人造光源的电力参数。考虑到设备的安全性,一般采用不超过36伏的电压等级。将配置好的电力通过电缆接入光源(10)中。所述光源优选为人造光源系统,人造光源系统包括发光灯具、配套的电缆及控制装置。由于LED灯的发光效率很高,并且寿命长,因此在一般情况下优先考虑采用白色LED等作为光源灯具。
对于生长成熟以后的微藻微藻排出装置(13)排出微藻生长繁殖装置(5),然后进入下一道工序。
当微藻与藻液的混合物经微藻排出装置(13)排出以后,进入微藻输送泵(14),排出的混合液体分为两部分。其中一部分通过微藻生态控制阀(23)进入微藻生态系统加以生态利用;另一部分进入微藻收集装置(20)。这两部分很合液体根据实际需要进行调节。首先满足微藻的生态利用,剩余部分才进入微藻收集装置(20)。
对于微藻的生态利用包括治沙所用的草地培育、戈壁和土壤治理、养殖业草场种植、果树种植、蔬菜和粮食种植等。对于微藻混合液的利用方式通常考虑滴灌和喷灌方式。由于微藻很小,即使微藻死后粒径也很小,并且粘度很小,不易堵塞管道。所以,可以根据需要建造滴灌或喷灌系统。
从微藻输送泵出来的微藻混合液的另一部分通过管道送入藻类分离装置(20),对固体藻类和藻液进行分离。
对于污水的给入方式按照以下工艺予以实现:污水源根据实际情况汇集到污水源(18)中。经过污水给料泵(17)加压后污水预处理装置,包括格栅过滤、沉淀和参数调节,达到进入微藻生长繁殖的要求后,进入污水加热器(15),使污水达到适宜于微藻生长繁殖的最佳温度后,再送微藻生长繁殖装置(6),使微藻在塔内生长繁殖。
对于二氧化碳的进料方式采用如下工艺进行:当工厂的烟气经过脱硫、除尘、脱氮后达到了国家烟气排放标准的烟气,分流一部分进入烟气控制阀(2),再经过烟气风机(4)送入分布式气动曝气装置(8),再通过该装置将烟气均匀送热微藻生长繁殖装置(5)的每一层的微藻生长繁殖液中,为微藻生长繁殖提供营养。由于目前国内的大型工厂的烟气都经过了严格处理,特别是粉尘达到了超净排放标准,所以具备了直接进入微藻生长繁殖装置的条件。经过微藻生长繁殖装置的烟气,二氧化碳、二氧化硫和氮气都会被微消耗一部分。特别是二氧化碳将消耗很大一部分,被微藻固定。同时,烟气中的氧气会增加,这将有利于改善大气环境。还要特别指出的是,对于工厂排出的烟气,其温度通常在50~120℃之间,而微藻生长繁殖装置的温度通常在20~35℃,因此,当烟气通过繁殖塔以后,可以为微藻加热,以利于微藻生长和繁殖。此外,从繁殖塔排出的气体,温度下降,水蒸气饱和温度下降,所带的水分降低,通过藻液洗涤,粉尘、二氧化硫、NOn也进一步下降,对改善大气环境和治理雾霾有极大的好处。
下面结合具体实施例对本发明所述的一种微藻固碳及污水生态处理系统做进一步详细的介绍,本发明的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
多相流沼气-污水微藻处理生态系统应用实例
本发明于2014年在四川省遂宁市大英县一家养猪场建设粪污多相流沼气综合处理系统。该项目以养猪场粪污为原料,采用多相流沼气技术生产沼气。最初用三级好氧系统处理沼液。项目于2015年开始建设,2016年试运行。由于沼液含有大量的氨、氮、磷及盐类,使得生化降解率只能达到50%左右,并且沼液BOD、COD非常高,达到10000以上。因此,采用用好氧技术处理沼液是一个世界性的难题。项目单位遇到了很大困难。
本项目最初设计采用三级好氧沼液处理系统处理沼液。尽管采用了三级大容量曝氧,效果还是很差。原来设计9吨/天的好氧处理设施,实际2吨/天都达不到。特别是,处理后的BOD和COD都在3000以上,远远达不到污水排放标准。图3是采用采用传统好氧技术处理的沼液示意图。
本发明采用微藻生长繁殖装置对原项目进行技术改造。具体的技术改造方案是:将原来的两级好氧处理装置改造成为微藻生长繁殖装置,并以筛网式曝气头为基础设计制造了分布式气动曝气装置,用空气对微藻生长繁殖混合液体进行搅拌。为了减少二氧化碳排放,并利用二氧化碳生产微藻。由于原有系统为了对沼气池加热,用沼气燃烧炉燃烧沼气对沼液进行加热。沼气燃烧后将产生二氧化碳和水。通过技术改造,本发明将沼气燃烧炉产生的烟气引入分布式气动曝气装置,采用烟气和空气混合后为微藻生长繁殖塔进行搅拌,并未微藻提供补充营养物质。使该系统既减少了二氧化碳排放,达到了固碳目的,又增加了微藻产量。本项目技术改造后的烟气固碳-微藻处理沼液系统流程图如图4所示。
改造项目于2016年底开始进行,2017年4月底建成。5月开始运行,项目获得成功,在此基础上经过进一步应用扩展申请了本专利。2016年底完成了该系统的技术改造。改造后形成了沼气-微藻固碳、沼液生态处理系统,沼气-微藻固碳-沼液微藻生态处理系统实物图如图5所示,微藻曝光生长繁殖塔实物图如图6所示。
该系统采用了两级曝光生长繁殖塔串联运行。搅拌装置采用了气动搅拌方式。气动搅拌的曝气头为筛网式曝气头。
本系统的原料先后采用了养猪场粪污、城市污泥、酒糟和秸秆等多种物料,经多相流沼气池发酵后,再经过多级处理,将合格的沼液从生长繁殖塔的上部进入第一级塔,经过第一级生长繁殖后再进入第二级急需生长繁殖。在微藻经过两级生长繁殖后,从第二级繁殖塔底部排出,进入微藻混合液压滤机对微藻和液体进行分离。在将分离后的液体送入PP棉超滤机进一步对液体进行分离。该系统在2017年5月正式运行。经过压滤机分离后的液体实物如图7所示,经过超滤机分离后的液体见图8,图9为分离前微藻处理沼液实物图。
经过微藻曝光生长繁殖塔处理的沼液达到了很好的效果。采用新技术以后,粪污的处理量从每天200kg/d提高到1000kg/d,沼液处理量由原来的2t/d提高到10t/d以上。经过处理后的沼液检测报告见图10,沼液水质检测报告见图11。根据检测数据,各项指标都远远优于国家颁布的排放标准。其中:
沼液处理后的BOD:11.8mg/L(国家养殖场废水排放标准150mg/L);
沼液处理后的COD:37mg/L(国家标准400mg/L);
总氮:12.2mg/L(国家标准80mg/L);
悬浮量:27.5mg/L(国家标准200);
PH值:7.68,中性水质。技术改造前燃烧炉的烟气是通过烟囱直接排入大气的。改造后的烟气全部通过引风机送入微藻生长繁殖塔,并经分布式曝气装置送入微藻生长繁殖液体之中。经微藻吸收后排入大气。经过初步检测,二氧化碳被微藻吸收60~70%。
实施例2
基于火力发电厂的固碳-污水处理-生态系统实施方法
火力发电是我国第一大二氧化碳排放源。据国家统计局数据,21015年我国的发电总消费为5.8万亿千瓦时,折合可比能。源大约19亿吨标煤,所排放的二氧化碳总量大约50亿吨。约占国家总排放量的45%左右。如果用这些二氧化碳生产微藻,至少可以生产30亿吨以上。我国目前的火力发电厂绝大部分机组都是600~1000MW的特大型超临界机组,非常适合于用二氧化碳生产微藻。一台1000MW的火电机组,每天的煤炭消耗大约为6000吨,每天产生的二氧化碳约13000吨,每年约产生300万吨二氧化碳。如果用这些二氧化碳生产微藻大约可以生产200万吨。由此可见,用火力发电厂产生的二氧化碳生产微藻潜力十分巨大。特别是火力发电厂有大量的废热,远远超出了生产微藻所需要的热量。这为生产微藻提供了很好的条件。结合本专利,可以采取如下的实施方案。
对于项目的实施工艺,基本上与本专利提供的工艺一致。近作如下小型改动:
从火电厂排出的烟气基本上都达到了超净排放标准。因此,烟气可以直接进入微藻生长繁殖塔,而不需要进行其它处理。烟气温度大约在50~60℃之间。因此,烟气本身带有热源。在此情况下,微藻生长繁殖塔不需要做成玻璃结构,而采用普通碳钢外壳。但内部隔板仍然需要采用玻璃板。
火力发电厂通常在郊区,或者在远离城市的矿区和农村。这对于微藻的生态利用非常有好处。比如,将微藻混合液体送入农村种植水果、蔬菜,或者用于种植牧草,以及用于防沙、治沙的草地种植等。
对于远离城市的火力发电厂,污水来源有限,可以将厂区和附近的城镇污水、农村养殖废水、沼液等用于微藻生长繁殖的原料。
通过以上的项目建设,可以把电厂周围建设成为一个低碳排放、环境优美、集生态农业、养殖业和生态环境于一体循环经济产业体系。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微藻固碳及污水生态处理系统,其特征在于,包括微藻固碳系统和微藻污水处理系统;
所述微藻固碳系统包括碳源和微藻生长繁殖装置(5);
所述微藻污水处理系统包括污水源(18);所述微藻污水处理系统利用微藻生长繁殖装置进行污水的处理。
2.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述微藻生长繁殖装置包括外壳(6)、隔板(7)、搅拌装置和光源(10)。
3.根据权利要求2所述的处理系统,其特征在于,所述外壳(6)和隔板(7)为透明材料。
4.根据权利要求2所述的处理系统,其特征在于,每层所述隔板上方都设置有搅拌装置。
5.根据权利要求4所述的处理系统,其特征在于,所述搅拌装置包括机械搅拌装置和气动搅拌装置。
6.根据权利要求5所述的处理系统,其特征在于,所述气动搅拌装置包括分布式气动曝气装置(8)。
7.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述微藻污水处理系统还包括污水预处理装置和污水加热装置(15)。
8.根据权利要求7所述的处理系统,其特征在于,所述污水加热装置(15)包括太阳能和工业余热。
9.根据权利要求8所述的处理系统,其特征在于,所述污水加热装(15)置控制污水温度为20~35℃。
10.根据权利要求9所述的处理系统,其特征在于,所述污水预处理装置的预处理过程包括过滤、沉淀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710491045.7A CN107098478A (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种微藻固碳及污水生态处理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710491045.7A CN107098478A (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种微藻固碳及污水生态处理系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107098478A true CN107098478A (zh) | 2017-08-29 |
Family
ID=59664023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710491045.7A Pending CN107098478A (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种微藻固碳及污水生态处理系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107098478A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107083322A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-22 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种多层微藻生长繁殖装置 |
CN107142197A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-08 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种沼气‑微藻联合生态处理系统及其应用 |
CN114084960A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-25 | 上海化工院环境工程有限公司 | 一种水生体系用二氧化碳固碳系统及应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101914430A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 张建洲 | 一种微藻养殖装置及方法 |
CN102583767A (zh) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | 江南大学 | 一种利用微藻处理污水并生产生物油脂的系统及方法 |
CN106277582A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 福建禹环境科技有限公司 | 一种利用微藻在养殖污水中脱氮除磷的方法 |
-
2017
- 2017-06-23 CN CN201710491045.7A patent/CN107098478A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101914430A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-15 | 张建洲 | 一种微藻养殖装置及方法 |
CN102583767A (zh) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | 江南大学 | 一种利用微藻处理污水并生产生物油脂的系统及方法 |
CN106277582A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 福建禹环境科技有限公司 | 一种利用微藻在养殖污水中脱氮除磷的方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107083322A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-22 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种多层微藻生长繁殖装置 |
CN107142197A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-08 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种沼气‑微藻联合生态处理系统及其应用 |
CN114084960A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-25 | 上海化工院环境工程有限公司 | 一种水生体系用二氧化碳固碳系统及应用 |
CN114084960B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-08-01 | 上海化工院环境工程有限公司 | 一种水生体系用二氧化碳固碳系统及应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101767893B (zh) | 利用微藻深度处理污水耦合生产生物油的装置及方法 | |
CN101285075B (zh) | 沼气发酵和自养型淡水微藻培养的耦合方法 | |
CN105417877B (zh) | 一种畜禽废水处理工艺 | |
CN104170618A (zh) | 零排放零污染高效农业生态循环系统 | |
CN101074144B (zh) | 养殖场生态治理与回收利用的方法 | |
Van Wagenen et al. | Comparison of mixotrophic to cyclic autotrophic/heterotrophic growth strategies to optimize productivity of Chlorella sorokiniana | |
CN101805061B (zh) | 一种有机污水人工湿地处理及高产非粮能源植物栽种技术 | |
CN105541057B (zh) | 一种猪场沼液资源化利用的方法 | |
CN104762331A (zh) | 一种将沼气发酵与微藻培养耦合的方法以及培养装置 | |
CN105417920B (zh) | 猪粪便的处理方法及装置 | |
CN103250668A (zh) | 一种结合水产养殖及无土农业种植的系统 | |
CN104016557A (zh) | 一种实现猪场粪污资源化利用零污染排放的治理方法 | |
CN104973977A (zh) | 一种有机蔬菜无土栽培专用基质及其制备方法 | |
CN106468108A (zh) | 一种新型高效农业生态循环系统 | |
Pooja et al. | Cost-effective treatment of sewage wastewater using microalgae Chlorella vulgaris and its application as bio-fertilizer | |
CN107083322A (zh) | 一种多层微藻生长繁殖装置 | |
CN108358692A (zh) | 一种利用畜禽粪污的液肥及其制备方法及其应用方法 | |
CN109716955A (zh) | 一种养殖和种植生态循环系统 | |
CN103103128A (zh) | 一种微藻高效富集培养的方法 | |
CN103482818B (zh) | 红萍生物净化沼液循环利用方法 | |
CN107098478A (zh) | 一种微藻固碳及污水生态处理系统 | |
CN112931366A (zh) | 微藻驱动的高密度集约化水产品生态养殖系统和方法以及它们的应用 | |
CN207404942U (zh) | 一种微藻固碳及污水生态处理系统 | |
CN104585140B (zh) | 一种水溞驯化方法及利用水溞对含污水处理厂的出厂污泥的水体进行生态修复的方法 | |
CN101696075A (zh) | 一种猪大肠粪便与毛肠废弃物生物消解与资源化利用的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |