CN109879443A - 一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提供了一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统，包括生物反应器、垂向布光装置、曝气装置、藻渣收集器和兼性微藻。本发明提供的系统包括垂向布光装置和曝气装置，在应用时，可向系统内补充空气和光源，为兼性微藻提供最佳生长条件，使兼性微藻进行产业化生长，从而实现利用大量微藻对污水进行有效净化。本发明还提供了一种污水净化方法，该方法步骤简单，能够针对性的净化养殖废水和生活污水，污染治理干净有效。

Description

一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统及方法。

背景技术

养殖废水和生活污水的排放是我国面临的重要水环境问题。《第一次全国污染源普查公报》数据显示：我国养殖废水NH₄ ⁺-N和COD年排放量分别达到71.73万吨、1268万吨，分别占到农业源NH₄ ⁺-N和COD排放总量的78.1％和95.8％。《农村人居环境整治三年行动方案》明确要求梯次推进生活污水治理，并对东部和中西部不同基础和条件的地区分类提出治理目标。日前，生态环境部、住房和城乡建设部联合印发《关于加快制订地方农村生活污水处理排放标准的通知》，提出了制定农村生活污水处理排放标准的总体要求，以及明确适用范围、分类确定控制指标和排放限值等。

由于我国养殖废水和生活污水污染的复杂性，造成水体恶化的原因也呈现多元化。从而使得我国水体污染的净化，尤其是养殖废水和生活污水水体的净化困难，水体污染难以达到有效清除。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统及方法。本发明提供的污水净化系利用兼性微藻自养和异养特性，有针对性的净化养殖废水和生活污水，污染治理干净有效。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统，包括生物反应器、垂向布光装置、曝气装置、藻渣收集器和兼性微藻；

所述垂向布光装置包括若干个垂向置于生物反应器内的透光管和垂向置于透光管中的LED软灯带；

所述曝气装置包括设置在生物反应器底部的曝气盘和设置于生物反应器外面的空气压缩机；所述曝气盘和空气压缩机通过硅胶管连接；

所述藻渣收集器与生物反应器底部连通，且设置有出水口；

所述兼性微藻置于生物反应器内。

优选的，所述系统还包括固定装置；所述固定装置水平悬于生物反应器之上，用于固定透光管和硅胶管。

优选的，所述透光管的材质为玻璃或塑料。

优选的，所述曝气盘呈球冠形，所述曝气盘顶部中心设置有密封圈。

优选的，所述LED软灯带的间距≥20cm。

优选的，所述兼性微藻包括小球藻和/或栅藻。

本发明提供了一种利用上述方案所述系统进行污水处理的方法，包括以下步骤：

(1)将污水置于生物反应器内，利用曝气装置将污水和兼性微藻混合；

(2)利用曝气装置向污水内补充空气，并利用垂向布光装置补充光源，使兼性微藻进行生长繁殖，同时对污水进行净化；

(3)净化完成后，停止曝气和补光，微藻沉降于藻渣收集器中。

优选的，所述污水为生活污水或养殖废水。

本发明提供了一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统，包括生物反应器、垂向布光装置、曝气装置、藻渣收集器和兼性微藻。本发明提供的系统包括垂向布光装置和曝气装置，在应用时，可向污水内补充空气和光源，为兼性微藻提供最佳生长条件，使兼性微藻进行产业化生长，从而实现利用大量微藻对污水进行有效净化。本发明的系统利用兼性微藻自养和异养的特性，使藻类大量生长，通过藻类的吸收、富集和降解作用，对养殖废水和生活污水中的营养盐和重金属等进行去除，同时还能对有机物进行降解，从而实现污水的净化；本发明的系统结构简单，容易实施，能够针对性的净化养殖废水和生活污水，污染治理干净有效。

附图说明

图1为本发明兼性微藻光生物反应器污水净化系统的结构示意图；

图1中：1-电线，2-固定装置，3-硅胶管，4-气泡，5-曝气盘，6-透光管，7-兼性微藻，8-LED软灯带，9-生物反应器，10-空气压缩机，11-藻渣收集器，12-出水口。

具体实施方式

本发明提供了一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统，所述系统的结构示意图如图1所示，包括生物反应器、垂向布光装置、曝气装置、藻渣收集器和兼性微藻。

本发明提供的系统包括生物反应器，本发明对所述生物反应器的尺寸没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选根据所需的水处理量设置生物反应器的尺寸。

本发明提供的系统包括垂向布光装置。在本发明中，所述垂向布光装置包括若干个垂向置于生物反应器内的透光管和垂向置于透光管中的LED软灯带；所述透光管的材质优选为玻璃或塑料；所述塑料优选为透明塑料；所述LED软灯带上端连接有电线以接通电源；所述LED软灯带的距离优选≥20cm；在本发明中，一根透光管内优选设置有两条LED软灯带，所述透光管用于保护LED软灯带不与污水接触；在本发明的具体实施例中，所述LED软灯带的条数和间距优选根据水质进行调节，当水质较差时，增加LED软灯带的条数，并减小LED软灯带的间距；在本发明中，各个相邻软灯带之间的距离优选相等。

本发明提供的系统包括曝气装置。在本发明中，所述曝气装置包括设置在生物反应器底部的曝气盘和设置于生物反应器外面的空气压缩机；所述曝气盘和空气压缩机通过硅胶管连接；所述硅胶管优选为透明硅胶管。在本发明中，所述所述曝气盘优选呈球冠形，所述曝气盘的顶部中心优选设置有密封圈；所述密封圈能够有效阻止水体倒流；本发明对所述空气压缩机没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的空气压缩机即可。

本发明提供的系统包括藻渣收集器。在本发明中，所述藻渣收集器与生物反应器底部连通，且设置有出水口。

本发明提供的系统包括兼性微藻，所述兼性微藻置于生物反应器内；所述兼性微藻优选包括小球藻(Chlorella sp.ZTY4)和/或栅藻(Scenedesmus sp.ZTY2)。

在本发明中，所述系统优选还包括固定装置；所述固定装置优选水平悬于生物反应器之上，用于固定透光管和硅胶管；所述硅胶管连接在固定装置上，一端连接曝气盘，一端连接空气压缩机。

本发明提供的系统具体结构如图1所示，其中垂向布光装置包括透光管6和LED软灯带8，透光管6上端和固定装置2连接，LED软灯带8上端连接电线1；所述固定装置2水平设置在生物反应器9的上方，所述曝气盘5位于生物反应器9底部，透明硅胶管3连接固定装置上，一端连接曝气盘5，另一端连接空气压缩机10；所述兼性微藻7置于生物反应器9中，应用时兼性微藻悬浮于污水中；所述藻渣收集器11用于收集藻渣以回收利用，藻渣收集器11设置有出水口12；图1中4表示曝气装置曝气时产生的气泡。

本发明提供了上述方案所述系统进行污水处理的方法，包括以下步骤：

(1)将污水置于生物反应器内，利用曝气装置将污水和兼性微藻混合；

(2)利用曝气装置向污水内补充空气，并利用垂向布光装置补充光源，使兼性微藻进行生长繁殖，同时对污水进行净化；

(3)净化完成后，停止曝气和补光，微藻沉降于藻渣收集器中。

本发明将污水置于生物反应器内，利用曝气装置将污水和兼性微藻充分混合。本发明优选使用管道将污水从反应器上部送入反应器内；在本发明中，所述污水优选为生活污水或养殖废水；本发明优选在将污水置于生物反应器内之前，对污水中的污染物指标进行检测，所述污染物指标包括总氮、总磷、硝氮、氨氮和COD等，根据污染物指标确定系统中所需的LED软灯带数量，水质较差时，增加LED软灯带的数量，可以充分补充光源，增加兼性微藻的生长量，从而提高污水净化效果。

本发明通过曝气装置进行曝气，曝气过程中进入污水的空气使碱性微藻发生浮动，从而和污水混合均匀。本发明对所述混合过程中的曝气量没有特殊要求，能够将污水和兼性微藻充分混合即可。在本发明中，所述兼性微藻的初始接种密度优选为100*10⁴cellsmL^-1。

污水和兼性微藻充分混合后，本发明利用曝气装置向污水内补充空气，并利用垂向布光装置补充光源，使兼性微藻进行生长繁殖，同时对污水进行净化。在充足的光照和空气条件下，兼性微藻进行迅速的生长繁殖，本发明通过补光和补充空气，为兼性微藻的产业化生长提供最佳条件。

在补充空气和光源的过程中，兼性微藻大量繁殖，产生的大量微藻对污水中的营养盐和重金属等进行去除，同时对有机物进行降解，从而实现污水的净化。

净化完成后，停止曝气和补光，微藻沉降于藻渣收集器中。在本发明中，停止曝气后，兼性微藻自然沉降至藻渣分离器中，收集到的藻渣可以回收利用，比如生产生物柴油、作为动物饲料、有机肥、微藻结皮和珍稀保健品等。

净化完成后，出水从藻渣分离器的出水口排出即可。

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 (8)

1.一种兼性微藻光生物反应器污水净化系统，其特征在于，包括生物反应器、垂向布光装置、曝气装置、藻渣收集器和兼性微藻；

所述垂向布光装置包括若干个垂向置于生物反应器内的透光管和垂向置于透光管中的LED软灯带；

所述曝气装置包括设置在生物反应器底部的曝气盘和设置于生物反应器外面的空气压缩机；所述曝气盘和空气压缩机通过硅胶管连接；

所述藻渣收集器与生物反应器底部连通，且设置有出水口；

所述兼性微藻置于生物反应器内。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括固定装置；所述固定装置水平悬于生物反应器之上，用于固定透光管和硅胶管。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透光管的材质为玻璃或塑料。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝气盘呈球冠形，所述曝气盘顶部中心设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LED软灯带的间距≥20cm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述兼性微藻包括小球藻和/或栅藻。

7.一种利用权利要求1～6任意一项所述系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将污水置于生物反应器内，利用曝气装置将污水和兼性微藻混合；

(2)利用曝气装置向污水内补充空气，并利用垂向布光装置补充光源，使兼性微藻进行生长繁殖，同时对污水进行净化；

(3)净化完成后，停止曝气和补光，微藻沉降于藻渣收集器中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述污水为生活污水或养殖废水。