CN112624307A - 一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，包括进水箱、与进水箱连通的缺氧膜生物反应器、与缺氧膜生物反应器连通的微藻膜反应器；缺氧膜生物反应器、微藻膜反应器内有挡板，缺氧膜生物反应器内有第一中空纤维膜组件和聚氨酯海绵填料；微藻膜反应器内有曝气头和第二中空纤维膜组件，微藻膜反应器底部外侧设有发光组件；第一中空纤维膜组件通过管路与微藻膜反应器连通，缺氧膜生物反应器通过第一中空纤维膜组件与微藻膜反应器连通，第二中空纤维膜组件连通有第二出水箱。本发明解决现有的缺氧膜生物反应器和微藻膜反应器单独运行时存在的脱氮除磷效能差、膜污染严重等限制污水处理技术发展的问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统。
背景技术
微生物具有成本低、对废水处理效果好等优点，因此，微生物法处理海水养殖废水是当前应用最广泛的方法之一，但是其有效性取决于微生物的生物活性，高盐度的胁迫往往带来很多工艺上的困难，例如硝化处理海水养殖废水需要较长的启动时间，盐度会导致污泥絮体的裂解从而产生细颗粒，在与膜搭配的工艺中导致严重的膜污染等。
缺氧滤池反应器在活性污泥的基础上投加悬浮填料，污泥颗粒附着在填料上形成生物相丰富的可实现同步硝化和反硝化的生物膜，使其在与MBR工艺结合后会对膜污染有所缓解，并且聚氨酯海绵填料在水处理试验中呈现良好的性状。
微藻不仅能用于生产各种类型的生物燃料，还能作为水产动物的开口饵料、人类保健食品等广泛用于各行业，并且能有效去除营养物质、重金属和有机污染物而广泛应用于废水处理。目前，小球藻是废水处理中最常用的藻种之一，有较好的脱氮除磷效能，但是有关微藻在处理废水的同时进行采收和资源化利用的研究较少。
由于存在膜污染，使得处理后期膜通量减小，必要时候需要对膜进行清洗，增加了操作的成本，成为限制反应器发展的主要因素之一。现有的膜生物反应器存在膜污染严重、单独运行时存在的脱氮除磷效能差、运行成本高的问题，在利用微藻处理废水的同时，对微藻进行采收实现资源化利用的技术发展不完善。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，以解决上述问题，解决现有的缺氧膜生物反应器和微藻膜反应器单独运行时存在的脱氮除磷效能差、膜污染严重等限制污水处理技术发展的问题，进而提供一种用于可同时采收微藻和海水养殖废水处理的缺氧膜生物反应器-微藻膜反应器系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，包括进水箱、与所述进水箱连通的缺氧膜生物反应器、与所述缺氧膜生物反应器连通的微藻膜反应器；
所述微藻膜反应器内设置有挡板，所述缺氧膜生物反应器内设置有第一中空纤维膜组件和聚氨酯海绵填料；所述微藻膜反应器内设置有曝气头和第二中空纤维膜组件，所述曝气头设置在所述挡板一侧，所述第二中空纤维膜组件设置在所述挡板另一侧，所述微藻膜反应器底部连通有微藻采集箱，所述微藻膜反应器底部外侧设有发光组件；
所述第一中空纤维膜组件通过管路与所述微藻膜反应器连通，所述缺氧膜生物反应器通过所述第一中空纤维膜组件与所述微藻膜反应器连通，所述第二中空纤维膜组件通过管路连通有第二出水箱。
优选的，所述进水箱通过管路与所述缺氧膜生物反应器连通，所述进水箱的管路上设置有第一液位控制器，伸入所述进水箱的管路端部连接有第一潜水泵。
优选的，所述第一中空纤维膜组件的管路末端连通有第一出水箱，所述第一中空纤维膜组件与所述第一出水箱的管路上沿流动方向依次设置有第一真空压力表、第一蠕动泵，所述第一出水箱通过管路与所述微藻膜反应器连通。
优选的，所述第一出水箱与所述微藻膜反应器连通的管路上设置有第三潜水泵和第二液位控制器，所述第三潜水泵设置在所述第一出水箱内。
优选的，所述第二中空纤维膜组件与所述第二出水箱连通的管路上沿流动方向一侧设置有第二真空压力表、第二蠕动泵，所述第一蠕动泵、第二蠕动泵电性连接有第一时间继电器。
优选的，所述第一蠕动泵、第二蠕动泵开关的时间比为8min：2min。
优选的，所述发光组件包括设置在所述微藻膜反应器底部外侧的光源，所述光源电性连接有第二时间继电器；所述光源的光照强度为2000lx，所述光源的亮暗比为12h：12h。
优选的，所述微藻膜反应器与所述微藻采集箱连通的管路上设置有第三蠕动泵，所述微藻膜反应器底部设置有阀门，所述阀门与连通所述微藻采集箱的管路连通。
优选的，所述聚氨酯海绵填料尺寸为2cm×2cm×2cm，所述聚氨酯海绵填料悬浮设置在所述缺氧膜生物反应器内。
优选的，所述第一中空纤维膜组件、第二中空纤维膜组件由孔径为0.01-0.2μm的膜丝粘合而成。
本发明具有如下技术效果：
1.与单一的缺氧膜生物反应器或者微藻膜反应器相比，本发明所述的缺氧膜生物反应器-微藻膜反应器系统对两种工艺进行耦合，缺氧膜生物反应器对硝态氮、亚硝态氮与TOC的进行去除，并将反应后的缺氧膜生物反应器内的水排入至，微藻膜反应器中，通过在微藻膜反应器中添加小球藻，利用小球藻实现对氨氮的去除效果。
2.本发明通过添加悬浮填料和形成良好的流态能缓解了系统的膜污染，延长了膜的使用寿命，并且提高了总体的污水处理效能。传统的膜生物反应器的膜污染周期大约为10-30天，而本系统中微藻膜反应器能持续稳定30-40天。
3.本发明所述的缺氧膜生物反应器-微藻膜反应器系统，TOC的去除率达到80-90％，对硝态氮的去除率能达到90％以上，加之膜的截留作用，去除效果较好。
4.本发明所述的缺氧膜生物反应器和微藻膜反应器均通过膜出水，膜的截留能有效避免生物量的流失，能采收较高浓度的微藻，实现资源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图。
其中，1为进水箱、2为第一潜水泵、3为第一液位控制器、4为第一中空纤维膜组件、5为第二潜水泵、6为第一真空压力表、7为第一蠕动泵、8为第一时间继电器、9为第一出水箱、10为第三潜水泵、11为第二液位控制器、12为曝气头、13为第二中空纤维膜组件、14为第二真空压力表、15为第二蠕动泵、16为第二出水箱、17为微藻采集箱、18为光源、19为第二时间继电器、20为缺氧膜生物反应器、21为微藻膜反应器、22为第三蠕动泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1所示，本发明提供一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，包括进水箱1、与进水箱1连通的缺氧膜生物反应器20、与缺氧膜生物反应器20连通的微藻膜反应器21；
微藻膜反应器21内设置有挡板，缺氧膜生物反应器20内设置有第一中空纤维膜组件4和聚氨酯海绵填料；微藻膜反应器21内设置有曝气头12和第二中空纤维膜组件13，曝气头12设置在挡板一侧，第二中空纤维膜组件13设置在挡板另一侧，微藻膜反应器21底部连通有微藻采集箱17，微藻膜反应器21底部为倾斜设置，通过在微藻膜反应器21内增设挡板，通过曝气头12的作用，使微藻膜反应器21内的水实现流动，微藻膜反应器21底部外侧设有发光组件；
第一中空纤维膜组件4通过管路与微藻膜反应器21连通，缺氧膜生物反应器20通过第一中空纤维膜组件4与微藻膜反应器21连通，第二中空纤维膜组件13通过管路连通有第二第二出水箱16。
进一步优化方案，进水箱1通过管路与缺氧膜生物反应器20连通，进水箱1的管路上设置有第一液位控制器3，伸入进水箱1的管路端部连接有第一潜水泵2。第一液位控制器3电性连接有液位接触探头且设置在缺氧膜生物反应器20内部，用于检测控制缺氧膜生物反应器20内的液面高度。
进一步优化方案，第一中空纤维膜组件4的管路末端连通有第一出水箱9，第一中空纤维膜组件4与第一出水箱9的管路上沿流动方向依次设置有第一真空压力表6、第一蠕动泵7，第一出水箱9通过管路与微藻膜反应器21连通。
进一步优化方案，第一出水箱9与微藻膜反应器21连通的管路上设置有第三潜水泵10和第二液位控制器11，第三潜水泵10设置在第一出水箱9内。第二液位控制器11电性连接有液位接触探头且设置在微藻膜反应器21内部，用于检测控制微藻膜反应器21内的液面高度。
进一步优化方案，第二中空纤维膜组件13与第二第二出水箱16连通的管路上沿流动方向一侧设置有第二真空压力表14、第二蠕动泵15，第一蠕动泵7、第二蠕动泵15电性连接有第一时间继电器8。
进一步优化方案，第一蠕动泵7、第二蠕动泵15开关的时间比为8min：2min。
进一步优化方案，发光组件包括设置在微藻膜反应器21底部外侧的光源18，光源18电性连接有第二时间继电器19；光源18的光照强度为2000lx，光源的亮暗比为12h：12h。
进一步优化方案，微藻膜反应器21与微藻采集箱17连通的管路上设置有第三蠕动泵22，微藻膜反应器21底部设置有阀门，阀门与连通微藻采集箱17的管路连通。方便微藻的采收。
进一步优化方案，聚氨酯海绵填料尺寸为2cm×2cm×2cm，聚氨酯海绵填料悬浮设置在缺氧膜生物反应器20内。
进一步优化方案，第一中空纤维膜组件4、第二中空纤维膜组件13由孔径为0.03μm的膜丝粘合而成。
本实施例的工作原理如下：
进水箱1、第一出水箱9和第二出水箱16均设于反应器外部，进水箱1通过第一潜水泵2将污水从进水箱1抽入至，第一液位控制器3与第一潜水泵2相连，第一液位控制器3的液位接触探头在缺氧膜生物反应器20内，缺氧膜生物反应器20的第一中空纤维膜组件4通过管路先与第一真空压力表6相连，再通过第一蠕动泵7将缺氧膜生物反应器20中的出水接入第一出水箱9中，第一出水箱9中设有第三潜水泵10，第二液位控制器11与第三潜水泵10相连，第二液位控制器11的液位接触探头在微藻膜反应器21内，微藻膜反应器21内的第二中空纤维膜组件13通过管路先与第二真空压力表14相连，再通过第二蠕动泵15将微藻膜反应器21中的出水接入第二出水箱16中，微藻膜反应器21内的挡板一侧设有曝气头12，微藻膜反应器21底部连接管路使用第三蠕动泵22将藻液抽至微藻采收箱17中，光源18设置于微藻膜反应器21底部外侧，时间继电器19控制光源18的开关。
将废水先送入至进水箱1内，废水的水质参数为：TOC浓度为100-200mg/L，硝态氮浓度为10-30mg/L，磷酸盐浓度为1-10mg/L，pH为7.5-8.5，如此设置，模拟了实际海水养殖废水的水质。
控制第一潜水泵2、第三潜水泵10开启。使反应器内的废水实现流动，如此设置，模拟了海水养殖废水的实际处理环境。
第一时间继电器8控制第一蠕动泵7和第二蠕动泵15，第一时间继电器8的开关时间比为8min：2min。如此设置，能有效缓解膜污染。
第一中空纤维膜组件4和第二中空纤维膜组件13的通量为5-15L/m2h。如此设置,在低于临界通量下运行有效减缓膜污染。
缺氧膜生物反应器20水力停留时间为16h，微藻膜反应器21水力停留时间为24h。如此设置，提高微生物处理效果，保证出水质量。
第三蠕动泵22控制藻液采集速度为1L/d。如此设置，能在保证一定量微藻采收的情况下，对反应器整体影响最小。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：包括进水箱(1)、与所述进水箱(1)连通的缺氧膜生物反应器(20)、与所述缺氧膜生物反应器(20)连通的微藻膜反应器(21)；
所述微藻膜反应器(21)内设置有挡板，所述缺氧膜生物反应器(20)内设置有第一中空纤维膜组件(4)和聚氨酯海绵填料；所述微藻膜反应器(21)内设置有曝气头(12)和第二中空纤维膜组件(13)，所述曝气头(12)设置在所述挡板一侧，所述第二中空纤维膜组件(13)设置在所述挡板另一侧，所述微藻膜反应器(21)底部连通有微藻采集箱(17)，所述微藻膜反应器(21)底部外侧设有发光组件；
所述第一中空纤维膜组件(4)通过管路与所述微藻膜反应器(21)连通，所述缺氧膜生物反应器(20)通过所述第一中空纤维膜组件(4)与所述微藻膜反应器(21)连通，所述第二中空纤维膜组件(13)通过管路连通有第二出水箱(16)。
2.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述进水箱(1)通过管路与所述缺氧膜生物反应器(20)连通，所述进水箱(1)的管路上设置有第一液位控制器(3)，伸入所述进水箱(1)的管路端部连接有第一潜水泵(2)。
3.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述第一中空纤维膜组件(4)的管路末端连通有第一出水箱(9)，所述第一中空纤维膜组件(4)与所述第一出水箱(9)的管路上沿流动方向依次设置有第一真空压力表(6)、第一蠕动泵(7)，所述第一出水箱(9)通过管路与所述微藻膜反应器(21)连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述第一出水箱(9)与所述微藻膜反应器(21)连通的管路上设置有第三潜水泵(10)和第二液位控制器(11)，所述第三潜水泵(10)设置在所述第一出水箱(9)内。
5.根据权利要求4所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述第二中空纤维膜组件(13)与所述第二出水箱(16)连通的管路上沿流动方向一侧设置有第二真空压力表(14)、第二蠕动泵(15)，所述第一蠕动泵(7)、第二蠕动泵(15)电性连接有第一时间继电器(8)。
6.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述发光组件包括设置在所述微藻膜反应器(21)底部外侧的光源(18)，所述光源(18)电性连接有第二时间继电器(19) 。
7.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述微藻膜反应器(21)与所述微藻采集箱(17)连通的管路上设置有第三蠕动泵(22)，所述微藻膜反应器(21)底部设置有阀门，所述阀门与连通所述微藻采集箱(17)的管路连通。
8.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述聚氨酯海绵填料悬浮设置在所述缺氧膜生物反应器(20)内。
9.根据权利要求1所述的一种用于海水养殖废水处理微藻采收系统，其特征在于：所述第一中空纤维膜组件(4)、第二中空纤维膜组件(13)由孔径为0.01-0.2μm的膜丝粘合而成。
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