CN112811746A - 一种菌藻协同处理废水的反应器及处理系统与处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种菌藻协同处理废水的反应器及处理系统与处理方法，属于废水处理技术领域。本菌藻协同处理废水的反应器，包括：罐体，所述罐体的顶端为敞口，所述罐体的底端侧壁上设有进水管，所述罐体的底端设有排泥管，所述罐体的顶端侧壁上设有排水管；三相分离器，所述三相分离器盖设在所述罐体上，并经所述敞口伸入所述罐体内，位于所述罐体的中部，所述三相分离器与所述罐体的内侧壁之间留有水流间隙。本菌藻协同处理废水的反应器结构简单，制造成本低，对废水的处理效果好，能够有效的去除氮、磷及有机物，不需要机械曝气，避免了曝气形成的二次污染。

Description

一种菌藻协同处理废水的反应器及处理系统与处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种菌藻协同处理废水的反应器及处理系统与处理方法。

背景技术

目前，人类活动产生的大量废水对环境造成了严重的危害，根据废水受污染程度及污染物种类，废水处理的方法主要分为化学法、物理法、生物法以及联合处理法。相比物理法和化学法药剂消耗量高、污泥产量大等缺点，废水生物处理法具有成本低、效率高等优势，应用最普遍。

然而，传统的废水生物处理方法亦具有诸多缺点：(1)机械曝气能耗高，一般机械曝气占污水处理厂能耗的45％-75％；(2)曝气易造成臭气等对空气的二次污染；(3)对废水中氮、磷处理效果不佳，常难以达标等，这就迫切需要对传统的废水生物处理工艺和技术进行改进。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种菌藻协同处理废水的反应器及处理系统与处理方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种菌藻协同处理废水的反应器，包括：

罐体，所述罐体的顶端为敞口，所述罐体的底端侧壁上设有进水管，所述罐体的底端设有排泥管，所述罐体的顶端侧壁上设有排水管；

三相分离器，所述三相分离器盖设在所述罐体上，并经所述敞口伸入所述罐体内，位于所述罐体的中部，所述三相分离器与所述罐体的内侧壁之间留有水流间隙。

本发明的有益效果是：(1)通过三相分离器可以有效控制反应器中藻类或菌类的浓度，保持菌类或藻类的高活性，从而高效低成本地去除废水中的氮、磷及有机物；

(2)通过定期排泥，可以实现藻类或菌类的更新换代，从而控制反应器中藻类或菌类的浓度，保持其高活性，高效低成本地去除废水中的氮、磷及有机物；

(3)本反应器结构简单，制造成本低，对废水的处理效果好，能够有效的去除氮、磷及有机物，不需要机械曝气，避免了曝气形成的二次污染。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述三相分离器包括倒锥形罩和排气管，所述倒锥形罩经所述敞口伸入所述罐体内，位于所述罐体的中部，所述排气管竖直设置，所述排气管的下端与所述倒锥形罩的顶端连通，所述排气管的上端伸出所述罐体。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过倒锥形罩对罐体中的藻类或菌类进行下压，避免过多的藻类或菌类跟随水流上浮溢出，从而有效的保证了藻类或菌类的浓度，使其具备高活性。

进一步，还包括用于遮盖所述敞口的罐盖，所述罐盖与所述罐体的顶端连接，所述排气管的上端穿过所述罐盖，并与所述罐盖固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：更能有效的避免气体过多的外泄，更能有效的减少二次污染。

进一步，还包括环形光源，所述罐体为透明材质，所述环形光源固定连接在所述罐体的外侧壁上。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过环形光源能够为罐体内提供光线，以便藻类能够更好的反应，去除废水中的杂物。

进一步，还包括搅拌器，所述搅拌器转动设在所述罐体内，所述搅拌器位于所述三相分离器的竖直下方。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得罐体的藻类与菌类与废水充分接触，使得对废水的处理效果更好。

进一步，还包括保温层，所述保温层套设在所述罐体底端的外壁上。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得菌类和藻类反应环境温度适宜。

本发明还提供一种菌藻协同处理废水的处理系统，包括如上述的菌藻协同处理废水的反应器

本处理系统的有益效果是：能够有效的处理废水。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述反应器为三个，分别为一级藻反应器、菌反应器和二级藻反应器；所述处理系统还包括废水管、格栅过滤器、调节池、平流式沉淀池和净水管，所述废水管与所述格栅过滤器的输入端连通，所述格栅过滤器的输出端与所述调节池的输入端连通，所述调节池的输出端与所述一级藻反应器的输入端连通，所述一级藻反应器的输出端与所述菌反应器的输入端连通，所述菌反应器的输出端与所述二级藻反应器的输入端连通，所述二级藻反应器的输出端与所述平流式沉淀池的输入端连通，所述平流式沉淀池的输出端与所述净水管连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：(1)通过将一级藻反应器置于菌反应器之前，可以避免菌对藻的遮挡，让藻类正常生长，避免藻类生长受到抑制，充分进行光合作用，增加废水中的溶解氧浓度，为下一阶段菌反应器的运行做好充足的准备；

(2)减少白天的机械曝气，降低能耗，降低运行成本。通过一系列处理后，能够有效的去除废水中的氮、磷及有机物；

(3)通过平流式沉淀池对处理后的水进行沉淀，从而得到干净的水。

进一步，所述格栅过滤器与所述调节池之间设有用于将所述格栅过滤器中的废水抽取到所述调节池中的第一水泵，所述调节池与所述一级藻反应器之间设有用于将所述调节池中的废水抽取到所述一级藻反应器中的第二水泵。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够控制处理水量。

本发明还提供一种采用如上述的菌藻协同处理废水的处理系统的处理方法，包括以下步骤：

S1、废水经格栅过滤器过滤掉杂物，进入到调节池中，调节水质和水量，得到预处理废水；

S2、步骤S1得到的预处理废水进入到一级藻反应器中，藻类在预处理废水中产生氧气，增加预处理废水的溶解氧浓度，再进入到菌反应器中，菌类利用预处理废水中的氧气代谢有机物，然后进入到二级藻反应器中，去除废水中残留物质，得到处理水；

S3、步骤S2得到的处理水进入到平流式沉淀池中，将处理水中的藻类以及杂质沉淀，得到干净水。

本处理方法的有益效果是：藻类通过光合作用为细菌代谢分解有机物提供氧气；细菌分解有机物为藻类光合作用提供二氧化碳即碳源，这就有效地降低了机械曝气能耗；同时，藻类光合作用为细菌供氧属于温和的废水曝气，减少了机械曝气对空气造成的二次污染；此外，废水中的氮磷营养盐以及经细菌代谢后的小分子有机物又能够为藻类所利用，提升了废水处理效率。

附图说明

图1为本发明反应器的结构示意图；

图2为本发明处理系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、进水管；2、保温层；3、三相分离器；4、排气管；5、倒锥形罩；6、排水管；7、环形光源；8、搅拌器；9、排泥管；10、罐体；11、废水管；12、格栅过滤器；13、第一水泵；14、调节池；15、第二水泵；16、一级藻反应器；17、菌反应器；18、二级藻反应器；19、平流式沉淀池；20、净水管；21、罐盖。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种菌藻协同处理废水的反应器，包括：罐体10和三相分离器3。

罐体10的顶端为敞口，罐体10的底端侧壁上设有进水管1，罐体10的底端设有排泥管9，罐体10的顶端侧壁上设有排水管6。三相分离器3盖设在罐体10上，并经敞口伸入罐体10内，位于罐体10的中部，三相分离器3与罐体10的内侧壁之间留有水流间隙。

其中，罐体10为圆柱形透明玻璃制成，罐体10竖直设置。通过进水管1进入需要处理的废水，通过排泥管9排出沉积的污泥等杂物，通过排水管6排出处理后的水。其中三相分离器3用于分离气相、液相和固相，其中固相被三相分离器3压在罐体10的中下部内，而液相经水流间隙溢出，到罐体10的中上部，气相通过罐体10的顶端排出，实现三相分离。其中水流间隙同样为环形，使得水能够通过水流间隙缓慢向上聚集，罐体10的中上部的水位不断升高，当升高到与排水管6同水平高度后，水从排水管6溢出。其中罐体10内填充有藻类或者菌类。其中三相分离器3将罐体10分成反应区和溢流区，三相分离器3的下方为反应区，三相分离器3的上方为溢流区。

本实施例的技术方案可产生如下效果，通过三相分离器3可以有效控制反应器中藻类或菌类的浓度，保持菌类或藻类的高活性，从而高效低成本地去除废水中的氮、磷及有机物。通过定期排泥，可以实现藻类或菌类的更新换代，从而控制反应器中藻类或菌类的浓度，保持其高活性，高效低成本地去除废水中的氮、磷及有机物。本反应器结构简单，制造成本低，对废水的处理效果好，能够有效的去除氮、磷及有机物，不需要曝气，避免了曝气形成的二次污染。

优选地，本实施例中，三相分离器3包括倒锥形罩5和排气管4，倒锥形罩5经敞口伸入罐体10内，位于罐体10的中部，排气管4竖直设置，排气管4的下端与倒锥形罩5的顶端连通，排气管4的上端伸出罐体10。通过倒锥形罩5对罐体10中的藻类或菌类进行下压，避免过多的藻类或菌类跟随水流上浮溢出，从而有效的保证了藻类或菌类的浓度，使其具备高活性。其中排气管4用于有效的排出气体。其中倒锥形罩5为圆锥形，倒锥形罩5的底端边缘与罐体10的内侧壁之间留有水流间隙。

优选地，本实施例中，还包括用于遮盖敞口的罐盖21，罐盖21与罐体10的顶端连接，排气管4的上端穿过罐盖21，并与罐盖21固定连接。通过罐盖21对罐体10进行封闭，其中罐盖21与罐体10通过螺栓连接，从而更能有效的避免气体过多的外泄，更能有效的减少二次污染。

优选地，本实施例中，还包括环形光源7，罐体10为透明材质，环形光源7固定连接在罐体10的外侧壁上。通过环形光源7能够为罐体10内提供光线，以便藻类能够更好的反应，去除废水中的杂物。其中，环形光源7为LED灯，绕罐体10一周设置。可避免出现光照不均匀的现象，高效增加光利用效率，可避免罐体10中微生物对光源的遮挡。

优选地，本实施例中，还包括搅拌器8，搅拌器8转动设在罐体10内，搅拌器8位于三相分离器3的竖直下方。通过搅拌器8能够对罐体10内进行搅拌，使得罐体10的藻类与菌类与废水充分接触，使得对废水的处理效果更好。其中，搅拌器8为现有技术，在此不再过多赘述其结构。

优选地，本实施例中，还包括保温层2，保温层2套设在罐体10底端的外壁上。其中保温层2为水浴保温层2，保温层2为保温壳，保温壳与罐体10之间设有通道，向通道内添加水，即可形成水浴保温层2，可反复使用，节约资源。

实施例2

本实施例采用实施例1的菌藻协同处理废水的反应器，反应器为三个，分别为一级藻反应器16、菌反应器17和二级藻反应器18。处理系统还包括废水管11、格栅过滤器12、调节池14、平流式沉淀池19和净水管20，废水管11与格栅过滤器12的输入端连通，格栅过滤器12的输出端与调节池14的输入端连通，调节池14的输出端与一级藻反应器16的输入端连通，一级藻反应器16的输出端与菌反应器17的输入端连通，菌反应器17的输出端与二级藻反应器18的输入端连通，二级藻反应器18的输出端与平流式沉淀池19的输入端连通，平流式沉淀池19的输出端与净水管20连通。

其中废水管11用于输送废水到格栅过滤器12中，经过格栅过滤器12进行过滤。其中调节池14用于调整水质与水量均匀，使得处理均匀。其中，一级藻反应器16、菌反应器17和二级藻反应器18三个上面的环形光源7相互串联，通过设置的外置定时装置，可实现控制光照时间，光暗比设置为12h：12h。

其中，格栅过滤器12包括粗格栅和细格栅，粗格栅：取栅条宽度为5mm，栅条间隙数为15条，安装角度为60°；去除废水中较粗大的漂浮物。

细格栅：取栅条宽度为60mm，栅条间隙数为43条，安装角度为60°；可去除废水中更细小的颗粒物和悬浮物。

其中，调节池14内设有搅拌叶。调节池14的总高度为15cm，超高为5cm，有效水深为10cm，池长为12cm，池宽为12cm，池总尺寸为2160cm³。经格栅过滤器12处理后的废水进入调节池14，进行水质和水量的调节，同时辅以搅拌，使废水的出水水质更加均匀。

本实施例的技术方案可产生如下效果，通过将一级藻反应器16置于菌反应器17之前，可以避免菌对藻的遮挡，让藻类正常生长，避免藻类生长受到抑制，充分进行光合作用，增加废水中的溶解氧浓度，为下一阶段菌反应器17的运行做好充足的准备。减少白天的机械曝气，降低能耗，降低运行成本。通过一系列处理后，能够有效的去除废水中的氮、磷及有机物。通过平流式沉淀池19对处理后的水进行沉淀，从而得到干净的水。

优选地，本实施例中，格栅过滤器12与调节池14之间设有用于将格栅过滤器12中的废水抽取到调节池14中的第一水泵13，调节池14与一级藻反应器16之间设有用于将调节池14中的废水抽取到一级藻反应器16中的第二水泵15。通过第一水泵13和第二水泵15能够控制处理水量。

通过控制第二水泵15，进水流量先是正常进水量的一半，即0.5mL/min，一级藻反应器16中的藻在搅拌器8的作用下，均匀分布在废水中并与废水充分接触、反应。待菌、藻均匀分布在废水中时，进水量为正常水量，即1mL/min，罐体10下方的进水管1不断进水，罐体10内的水位不断上升，位于罐体10内上部的废水从水流间隙向上流动，进入上方溢流区，最后通过排水管6排出。

一级藻反应器16和二级藻反应器18中的藻接种量浓度约为8×10⁶cell/mL，污泥接种量约为1g/L。每隔7天进行一次排泥，藻类浓度尽量高，排泥时控制藻浓度不低于4×10⁶cell/mL，污泥量不低于接种量的一半。

一级藻反应器16采取恒定流量的模式连续进水，一级藻反应器16中藻均匀分布在废水中，反应区上方的绝大部分藻细胞会触碰到三相分离器3而不会溢出，废水中少量藻细胞通过水流间隙逸出，废水中少量藻的流失可实现藻的更新换代。这控制了藻的浓度，也可使藻保持高活性。其中第二水泵15与外部定时装置连接，设置进水的一个周期为42.2h，一个周期分为两个阶段：进水量为0.5mL/min持续34h和进水量为1mL/min的持续8.4h。

实施例3

本实施例采用实施例2的菌藻协同处理废水的处理系统的处理方法，包括以下步骤：

S1、废水经格栅过滤器12过滤掉杂物，进入到调节池14中，调节水质和水量，得到预处理废水。

S2、步骤S1得到的预处理废水进入到一级藻反应器16中，通过定时装置控制第二水泵15，第一阶段进水流量首先为正常进水量的一半，即0.5mL/min，藻在搅拌器8的作用下，均匀分布在废水中，在外加环形光源7的作用下，藻通过光合作用产生氧气，增加废水中溶解氧浓度；第二阶段进水量为正常水量，即1mL/min，罐体10下方的进水管1不断进水，罐体10内的水位不断上升，位于罐体10内上部的废水从水流间隙向上流动，进入上方溢流区，最后通过排水管6排出。

再进入到菌反应器17中，菌利用水中的溶解氧进行呼吸代谢有机物。此外，在外加环形光源7的作用下，菌和少量的溢出藻协同进一步降解废水中的氮、磷和有机物等，处理后的废水溢流到二级藻反应器18中，去除废水中残留物质，得到处理水。

S3、步骤S2得到的处理水进入到平流式沉淀池19中，将处理水中的藻类以及杂质沉淀，得到干净水，从净水管20排出。

其中，藻类通过光合作用为细菌代谢分解有机物提供氧气；细菌分解有机物为藻类光合作用提供二氧化碳即碳源，这就有效地降低了机械曝气能耗。同时，藻类光合作用为细菌供氧属于温和的废水曝气，减少了机械曝气对空气造成的二次污染。此外，废水中的氮磷营养盐以及经细菌代谢后的小分子有机物又能够为藻类所利用，进一步提升了废水处理效率。最后，藻细胞还能够富集重金属离子、降解抗生素、农药等难降解有机物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”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和简化描述，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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，包括：

罐体(10)，所述罐体(10)的顶端为敞口，所述罐体(10)的底端侧壁上设有进水管(1)，所述罐体(10)的底端设有排泥管(9)，所述罐体(10)的顶端侧壁上设有排水管(6)；

三相分离器(3)，所述三相分离器(3)盖设在所述罐体(10)上，并经所述敞口伸入所述罐体(10)内，位于所述罐体(10)的中部，所述三相分离器(3)与所述罐体(10)的内侧壁之间留有水流间隙。

2.根据权利要求1所述的菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，所述三相分离器(3)包括倒锥形罩(5)和排气管(4)，所述倒锥形罩(5)经所述敞口伸入所述罐体(10)内，位于所述罐体(10)的中部，所述排气管(4)竖直设置，所述排气管(4)的下端与所述倒锥形罩(5)的顶端连通，所述排气管(4)的上端伸出所述罐体(10)。

3.根据权利要求2所述的菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，还包括用于遮盖所述敞口的罐盖(21)，所述罐盖(21)与所述罐体(10)的顶端连接，所述排气管(4)的上端穿过所述罐盖(21)，并与所述罐盖(21)固定连接。

4.根据权利要求1所述的菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，还包括环形光源(7)，所述罐体(10)为透明材质，所述环形光源(7)固定连接在所述罐体(10)的外侧壁上。

5.根据权利要求1所述的菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，还包括搅拌器(8)，所述搅拌器(8)转动设在所述罐体(10)内，所述搅拌器(8)位于所述三相分离器(3)的竖直下方。

6.根据权利要求1所述的菌藻协同处理废水的反应器，其特征在于，还包括保温层(2)，所述保温层(2)套设在所述罐体(10)底端的外壁上。

7.一种菌藻协同处理废水的处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的菌藻协同处理废水的反应器。

8.根据权利要求7所述的菌藻协同处理废水的处理系统，其特征在于，所述反应器为三个，分别为一级藻反应器(16)、菌反应器(17)和二级藻反应器(18)；所述处理系统还包括废水管(11)、格栅过滤器(12)、调节池(14)、平流式沉淀池(19)和净水管(20)，所述废水管(11)与所述格栅过滤器(12)的输入端连通，所述格栅过滤器(12)的输出端与所述调节池(14)的输入端连通，所述调节池(14)的输出端与所述一级藻反应器(16)的输入端连通，所述一级藻反应器(16)的输出端与所述菌反应器(17)的输入端连通，所述菌反应器(17)的输出端与所述二级藻反应器(18)的输入端连通，所述二级藻反应器(18)的输出端与所述平流式沉淀池(19)的输入端连通，所述平流式沉淀池(19)的输出端与所述净水管(20)连通。

9.根据权利要求8所述的菌藻协同处理废水的处理系统，其特征在于，所述格栅过滤器(12)与所述调节池(14)之间设有用于将所述格栅过滤器(12)中的废水抽取到所述调节池(14)中的第一水泵(13)，所述调节池(14)与所述一级藻反应器(16)之间设有用于将所述调节池(14)中的废水抽取到所述一级藻反应器(16)中的第二水泵(15)。

10.一种采用如权利要求8-9任一项所述的菌藻协同处理废水的处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、废水经格栅过滤器(12)过滤掉杂物，进入到调节池(14)中，调节水质和水量，得到预处理废水；

S2、步骤S1得到的预处理废水进入到一级藻反应器(16)中，藻类在预处理废水中产生氧气，增加预处理废水的溶解氧浓度，再进入到菌反应器(17)中，菌类利用预处理废水中的氧气代谢有机物，然后进入到二级藻反应器(18)中，去除废水中残留物质，得到处理水；

S3、步骤S2得到的处理水进入到平流式沉淀池(19)中，将处理水中的藻类以及杂质沉淀，得到干净水。

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