CN113735275A - 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器 - Google Patents

一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN113735275A
CN113735275A CN202111197401.7A CN202111197401A CN113735275A CN 113735275 A CN113735275 A CN 113735275A CN 202111197401 A CN202111197401 A CN 202111197401A CN 113735275 A CN113735275 A CN 113735275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light intensity
reactor
main body
nut
liquid
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.)
Granted
Application number
CN202111197401.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113735275B (zh
Inventor
廖强
黄云
朱恂
夏奡
朱贤青
王金泰
宋爱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202111197401.7A priority Critical patent/CN113735275B/zh
Publication of CN113735275A publication Critical patent/CN113735275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113735275B publication Critical patent/CN113735275B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器，该微藻生物膜反应器包括反应器主体和角度调节装置；其特征在于，所述反应器主体的侧壁下方设有出液口和进气口，所述反应器主体的顶部设有进液口、出气口，在进液口的下方设置储液池；进液口与出液口通过循环泵和输液管连接；在所述反应器主体内设置有若干块与水平方向具有一定夹角的支撑板，在支撑板上布置生物膜基底，通过角度调节装置调节所述支撑板与水平方向的夹角，使生物膜基底呈“蛇”形；所述生物膜基底的上端连接储液池；所述生物膜基底上布置有光强传感器，光强传感器检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器；可广泛应用于水处理、生物质能源等领域。

Description

一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器。
背景技术
随着人们生活水平的提高，我国肉类市场的需求也日益增加，猪肉作为最常见的肉类食品供应之一，使得养猪业的发展在我国经济建设中占据越来越重要的地位。据统计，截至2018年，我国生猪年出栏量达9亿吨，所产生的养猪废水可达54亿吨，特别是随着现代养猪业朝着集约化和规模化的发展，养猪废水的大量化固定地点排放已成为制约养猪业发展的关键因素。养猪废水的主要由猪舍冲洗废水组成，并还有少量的猪尿和猪粪，其COD高达3500～20000mg/L、氨氮200～960mg/L、总磷20～160mg/L，远远超过我国制定的《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》中规定的COD(400mg/L)、氨氮(80mg/L)、总磷(8mg/L)的最高允许日排放量，因此亟需开发一种可以高效处理养猪废水的现代新工艺。
微藻是一种在地球上广泛分布的微型自养植物，作为第三代生物质能源，微藻具有光合效率高、生长速度快、附加值高等优点。在实际生产中，微藻的培养需要消耗大量的营养元素，而养猪废水中含有过量的N、P等元素急需去除，因而将微藻培养和废水处理相结合，既能降低生物质能源生产的前期投入，又可提高养猪废水的出水品质，实现经济效益和环境效益的双丰收，受到越来越多学者的关注。
在实际工业化过程中，微藻悬浮式培养操作方便、工艺简单，故此类方法运用最为广泛。然而在处理养猪废水方面，悬浮式培养仍面临藻水分离的难题，无法采收完全的微藻将会作为二次污染源影响出水水质。与此相比，微藻生物膜培养则是在处理过程中通过静电力、表面张力等将微藻吸附在基底表面，养猪废水中的氮、磷等元素被基底表面的微藻吸收，进而达到污水净化和藻水分离的目的，克服了悬浮式培养采收难的问题。此外，微藻生物膜培养优化了光强分布，有效提高了微藻光合效率。正是由于生物膜式培养的诸多优点，已成为微藻处理废水的主流趋势。
另外，微藻处理养猪废水的工业化运用进程中，太阳光作为最重要的光源，也会因地球自转而出现白天和黑夜的交替转换，而白天中的光照强度也会随时间呈现先增后减的趋势。作为以光合作用进行物质转化的微藻来说，过高或过低的光照强度均对其生长造成不利的后果：若光强过高，会破坏微藻光系统或产生光氧化损伤，进而抑制微藻的生长甚至杀死微藻；若光强过低，微藻接受的光强低于光补偿点，则其光合作用生成的有机物低于自身细胞呼吸消耗的有机物，会导致细胞生长停滞。故需要合理的设计光生物反应器结构，即可利用太阳光作为微藻培养光源补充，又可同时避免光强剧烈变化产生的不利影响，
综上所述，为了解决微藻处理养猪废水的面临的难题，需要设计一种可实现光强自适应式、生物膜式培养的微藻光生物反应器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器。
本发明的技术方案是，一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器，该微藻生物膜反应器包括反应器主体和角度调节装置；其特征在于，所述反应器主体的侧壁下方设有出液口和进气口，所述反应器主体的顶部设有进液口、出气口，在进液口的下方设置储液池；进液口与出液口通过循环泵和输液管连接；在所述反应器主体内设置有若干块与水平方向具有一定夹角的支撑板，在支撑板上布置生物膜基底，通过角度调节装置调节所述支撑板与水平方向的夹角，使生物膜基底呈“蛇”形；所述生物膜基底的上端连接储液池；所述生物膜基底上布置有光强传感器，光强传感器检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器；
带有一定微藻的废水中由进液口通入该反应器主体，并积聚在储液池内，废水将与储液池相连的生物膜基底充分浸润后，废水在重力的作用下沿生物膜基底呈“蛇”形流向反应器底部；同时将具有一定CO2比例的混合气体由进气口通入反应器内；光强传感器检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器，控制器根据设置的光强阈值控制角度调节装置调节所述支撑板与水平方向的夹角；使生物膜基底随光强变化自动调节与水平方向的夹角，实现照射光强的自动调节。
本发明所述支撑板上布置生物膜基底，其目的是利用生物膜培养降低微藻采收成本。所述角度调节装置实现角度的调整，其目的是反应器可以随光强的变化为微藻提供适宜的光照强度。
根据本发明所述的一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器的优选方案，所述角度调节装置包括铰链、自动式旋转螺母、弹簧和螺母旋转与丝杆；所述螺母旋转式丝杆设置有螺纹，支撑板的中间区域开设有长条型孔，支撑板通过长条型孔套设在沿纵向并排设置的二根螺母旋转式丝杆上；每块支撑板的上端通过自动式旋转螺母和弹簧与螺母旋转式丝杆固定连接，每块支撑板的下端通过铰链与所述螺母旋转式丝杆固定连接；所述自动式旋转螺母接收控制器输出的控制信号进行向上或者向下旋转，通过自动式旋转螺母与弹簧的相互作用，带动支撑板的上端沿螺母旋转式丝杆上下移动，以调节所述支撑板)与水平方向的夹角。
本发明所述的一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器的有益效果是:采用微藻生物膜式培养的方式处理废水，降低了微藻与废水的分离成本，并有效克服了悬浮式培养光衰减严重的难题；生物膜采用蛇形空间布置的结构，有效利用了重力的作用实现废水均匀流过生物膜；布置光强传感器和设置角度自动调节装置能够有效应对太阳光光强变化的情况，避免微藻出现光抑制或光不足的问题；本发明采用多种方式进行设计微藻生物膜反应器，可广泛应用于水处理、生物质能源等领域。
附图说明
图1是本发明所述的一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器的结构示意图。
图2是本发明所述的支撑板与角度调节装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图2，一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器，该微藻生物膜反应器包括反应器主体8和角度调节装置；所述反应器主体8是一个矩形腔体，由有机玻璃加工而成。所述反应器主体8的侧壁下方设有出液口1和进气口2，所述反应器主体8的顶部设有进液口7、出气口9，在进液口7的下方设置储液池6；储液池6材质为有机玻璃，固定在反应器主体8侧壁上，底部留有槽孔，用于连接生物膜基底11。进液口7与出液口1通过循环泵3和输液管4连接；在所述反应器主体8内设置有若干块与水平方向具有一定夹角的支撑板15，即支撑板向上倾斜或向下倾斜，在支撑板上布置生物膜基底11，生物膜基底11是由成膜效果优异的软性布料材质构成。通过角度调节装置调节所述支撑板15与水平方向的夹角，使生物膜基底11呈“蛇”形；所述生物膜基底11的上端连接储液池6；所述生物膜基底11上布置有光强传感器12，光强传感器13检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器13。
带有一定微藻的废水中由进液口7通入该反应器主体8，并积聚在储液池6内，废水将与储液池相连的生物膜基底11充分浸润后，废水在重力的作用下沿生物膜基底呈“蛇”形流向反应器底部；同时将具有一定CO2比例的混合气体由进气口2通入反应器内；光强传感器13检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器13，控制器13根据设置的光强阈值控制角度调节装置调节所述支撑板15与水平方向的夹角；使生物膜基底随光强变化自动调节与水平方向的夹角，实现照射光强的自动调节。
在具体实施例中，所述角度调节装置包括铰链16、自动式旋转螺母17、弹簧18和螺母旋转与丝杆19；所述螺母旋转式丝杆19设置有螺纹，所述支撑板15为硬质材料，支撑板15为回字形长条平板，即支撑板15的中间区域开设有长条型孔，支撑板15通过长条型孔套设在沿纵向并排设置的二根螺母旋转式丝杆19上，从上往下，第一块支撑板与第二块支撑板之间设置有弹簧，第三块支撑板与第四块支撑板之间设置有弹簧，并依次类推。弹簧套设在螺母旋转式丝杆19上。每块支撑板的上端通过自动式旋转螺母17和弹簧18与螺母旋转式丝杆19固定连接，每块支撑板的下端通过铰链16与所述螺母旋转式丝杆19固定连接；所述自动式旋转螺母17接收控制器13输出的控制信号进行向上或者向下旋转，通过自动式旋转螺母17与弹簧18的相互作用，带动支撑板的上端沿螺母旋转式丝杆19上下移动，并且由于支撑板15的中间区域开设有长条型孔，保证了支撑板15的一端能够上下移动。实现调节所述支撑板15与水平方向的夹角。
在具体实施中，所述出液口1有两个功效，一是将反应器主体8下部未处理完全的养猪废水通过蠕动泵3泵入到储液池中，二是将处理完全的养猪废水排放出去。进气口2用于向反应器主体8内部通入一含定比例CO2的气体，保障反应器密封的情况下，剩余气体由出气口9溢出，从而为成膜的微藻提供适宜的CO2氛围，提高废除处理效率。
在具体实施中，所述光强传感器12可以实施监测反应器内部光强的变化情况，并将光信号转化为电信号传送到控制器13，控制器13根据预设的光强阈值对自动式旋转螺母17进行控制，自动式旋转螺母17根据控制器13的电信号进行上、下自动旋转，进而弹簧18在弹性力的作用下驱动支撑板15的上端上下移动，最终实现了对支撑板15角度的调节。
在使用该微藻生物膜反应器时，首先将带有一定微藻浓度的废水中由进液口通入该反应器内，混合液首先积聚在储液池内，将与储液池相连的生物膜充分浸润后，混合液在重力的作用下依次流过每层生物膜基底。同时将具有一定CO2比例的混合气体由进气口通入反应器内，打开反应器电源，启动角度调节装置，设置光强阈值范围，并将反应器至于太阳光光源下，则支撑架的角度将随太阳光光强变化而实现自动调节。其次，每隔一段时间，从反应器出液口取样测量COD、氨氮、总磷等水质参数，实验进程直到水质满足排放标准。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器，该微藻生物膜反应器包括反应器主体(8)和角度调节装置；其特征在于，所述反应器主体(8)的侧壁下方设有出液口(1)和进气口(2)，所述反应器主体(8)的顶部设有进液口(7)、出气口(9)，在进液口(7)的下方设置储液池(6)；进液口(7)与出液口(1)通过循环泵(3)和输液管(4)连接；在所述反应器主体(8)内设置有若干块与水平方向具有一定夹角的支撑板(15)，在支撑板上布置生物膜基底(11)，通过角度调节装置调节所述支撑板(15)与水平方向的夹角，使生物膜基底(11)呈“蛇”形；所述生物膜基底(11)的上端连接储液池(6)；所述生物膜基底(11)上布置有光强传感器(12)，光强传感器(13)检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器(13)；
带有一定微藻的废水中由进液口(7)通入该反应器主体(8)，并积聚在储液池(6)内，废水将与储液池相连的生物膜基底(11)充分浸润后，废水在重力的作用下沿生物膜基底呈“蛇”形流向反应器底部；同时将具有一定CO2比例的混合气体由进气口(2)通入反应器内；光强传感器(13)检测光的强度，并将检测的信号传输到控制器(13)，控制器(13)根据设置的光强阈值控制角度调节装置调节所述支撑板(15)与水平方向的夹角；使生物膜基底随光强变化自动调节与水平方向的夹角，实现照射光强的自动调节。
2.根据权利要求1所述的一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器，其特征在于：所述角度调节装置包括铰链(16)、自动式旋转螺母(17)、弹簧(18)和螺母旋转与丝杆(19)；所述螺母旋转式丝杆(19)设置有螺纹，支撑板(15)的中间区域开设有长条型孔，支撑板(15)通过长条型孔套设在沿纵向并排设置的二根螺母旋转式丝杆(19)上；每块支撑板的上端通过自动式旋转螺母(17)和弹簧(18)与螺母旋转式丝杆(19)固定连接，每块支撑板的下端通过铰链(16)与所述螺母旋转式丝杆(19)固定连接；所述自动式旋转螺母(17)接收控制器(13)输出的控制信号进行向上或者向下旋转，通过自动式旋转螺母(17)与弹簧(18)的相互作用，带动支撑板的上端沿螺母旋转式丝杆(19)上下移动，以调节所述支撑板(15)与水平方向的夹角。
CN202111197401.7A 2021-10-14 2021-10-14 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器 Active CN113735275B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111197401.7A CN113735275B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111197401.7A CN113735275B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113735275A true CN113735275A (zh) 2021-12-03
CN113735275B CN113735275B (zh) 2023-06-09

Family

ID=78726597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111197401.7A Active CN113735275B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113735275B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100144019A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Chao-Hung Hsu Photobioreactor
CN101735948A (zh) * 2010-01-11 2010-06-16 新奥科技发展有限公司 一种微藻培养方法及装置
CN201971145U (zh) * 2011-01-15 2011-09-14 中国计量学院 一种适用于小型船舶的大角度自动泊船装置
CN202265576U (zh) * 2011-09-07 2012-06-06 浙江齐成碳能科技有限公司 一种用于能源生物的光利用调节装置
CN102618434A (zh) * 2012-02-17 2012-08-01 农业部规划设计研究院 一种基于植物仿生学的高效微藻培养装置
CN103361257A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 华东理工大学 一种基于强化光照方向混合的新型内部构件及光生物反应器
CN105087350A (zh) * 2014-05-13 2015-11-25 新奥科技发展有限公司 一种折叠式微藻固定化培养系统
CN205241532U (zh) * 2015-12-23 2016-05-18 明池玻璃股份有限公司 一种高压小车架
CN105779272A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 孙旭阳 一种溢流倾斜式新型微藻培养系统
CN107541459A (zh) * 2017-09-19 2018-01-05 广西大学 一种光生物污水净化装置
CN111170473A (zh) * 2020-01-17 2020-05-19 河海大学 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法
CN111849704A (zh) * 2020-07-29 2020-10-30 重庆大学 一种净化沼液的阶梯式微藻生物膜反应器
CN113354211A (zh) * 2021-06-28 2021-09-07 重庆大学 用于发酵废水的多级串联微藻生物膜连续净化装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100144019A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Chao-Hung Hsu Photobioreactor
CN101735948A (zh) * 2010-01-11 2010-06-16 新奥科技发展有限公司 一种微藻培养方法及装置
CN201971145U (zh) * 2011-01-15 2011-09-14 中国计量学院 一种适用于小型船舶的大角度自动泊船装置
CN202265576U (zh) * 2011-09-07 2012-06-06 浙江齐成碳能科技有限公司 一种用于能源生物的光利用调节装置
CN102618434A (zh) * 2012-02-17 2012-08-01 农业部规划设计研究院 一种基于植物仿生学的高效微藻培养装置
CN103361257A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 华东理工大学 一种基于强化光照方向混合的新型内部构件及光生物反应器
CN105087350A (zh) * 2014-05-13 2015-11-25 新奥科技发展有限公司 一种折叠式微藻固定化培养系统
CN105779272A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 孙旭阳 一种溢流倾斜式新型微藻培养系统
CN205241532U (zh) * 2015-12-23 2016-05-18 明池玻璃股份有限公司 一种高压小车架
CN107541459A (zh) * 2017-09-19 2018-01-05 广西大学 一种光生物污水净化装置
CN111170473A (zh) * 2020-01-17 2020-05-19 河海大学 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法
CN111849704A (zh) * 2020-07-29 2020-10-30 重庆大学 一种净化沼液的阶梯式微藻生物膜反应器
CN113354211A (zh) * 2021-06-28 2021-09-07 重庆大学 用于发酵废水的多级串联微藻生物膜连续净化装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘玉环等: "大规模微藻光生物反应器的研究进展", 《生物加工过程》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113735275B (zh) 2023-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2684080C2 (ru) Биореактор с захватом фотонов для очистки воды и способ его эксплуатации
CN110627316B (zh) 一种养殖废水处理工艺
CN105541003A (zh) 一种养殖废水处理方法
CN108947134B (zh) 一种沼液光处理养殖系统
CN101817615A (zh) 厌氧-序批式膜生物反应器-人工湿地处理猪场废水的方法
CN106396112A (zh) 一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统
CN201737773U (zh) 猪场废水的序批式生物膜反应器
CN104004645A (zh) 一种有机废水水解酸化耦合微藻培养的两相系统与方法
CN102037922A (zh) 一种工厂化水产养殖循环水的处理方法
CN103183447A (zh) 猪场废水的处理方法
CN104310714A (zh) 一种处理养殖与屠宰污水的系统及其工艺
CN213865564U (zh) 一种利用藻菌生物膜脱氮除磷的装置
CN106348451A (zh) 一种利用微藻与水生植物联合处理高氨氮养猪沼液的连续系统
CN208151054U (zh) 一种传送带式菌藻旋转生物膜反应器
CN113735275B (zh) 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器
CN109502914A (zh) 一种利用小球藻处理沼液的污水处理系统
CN109399859A (zh) 一种采用电解法联合生物处理的污水处理系统
CN209383619U (zh) 一种利用小球藻处理沼液的污水处理系统
CN209583888U (zh) 一种海淡水工厂化养殖系统循环水处理系统
CN205575781U (zh) 基于太阳能发电驱动的污水净化处理装置
CN202968321U (zh) 规模化鸭养殖厂污水处理系统
CN101863556A (zh) 猪场废水的序批式生物膜反应器
CN109231685A (zh) 一种环保节能型海淡水工厂化养殖系统循环水处理系统与方法
CN221028036U (zh) 一种水产养殖尾水循环处理系统
CN215799032U (zh) 一种实验室用养殖污水智能处理系统

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant