CN114751512A - 一种微生物固碳反应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种微生物固碳反应系统，包括水质水量调配池和微生物固化碳分离系统。本发明中，通过水处理微生物进行筛选，将新生高活性微生物保留在系统中，将老龄低活性微生物排出系统，提高微生物的处理性能，微生物固碳反应池和回用水暂存池之间有设置有第二排水泵，微生物固碳反应池微生物固碳完成后，将微生物固碳处理后的水通过第二排水泵将水转移到回用水暂存池，回用水暂存池设置有回用水提升泵，回用水提升泵可以将回用水输送循环利用，以此实现有机废水的高效处理，并且产生很少的二氧化碳排放。

Description

一种微生物固碳反应系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种微生物固碳反应系统。
背景技术
污水处理方法分类：(1)物理处理法，如过滤法、沉淀法，(2)物理化学法，如混凝沉淀法，(3)生物处理法，利用微生物来吸附、分解、氧化污水中的有机物，把不稳定的有机物降解为稳定无害的物质，从而使污水得到净化，活性污泥法是生物处理法的一种。
现有的采用微生物处理高浓度有机废水的方法通常将高浓度有机物转化为二氧化碳和水，即利用微生物将污染有机物代谢生产二氧化碳和水，作为无害物质处理，但是上述处理过程实际上产生了二氧化碳，不利于减少碳排放，使用起来比较不方便，故此需要进行改进。
随着我国提出双碳战略目标，二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和，要实现这一目标，必须以科技创新为先导，因此本发明提出一种微生物固碳反应系统，可以有效的将废水中有机污染物去除的同时也能够减少二氧化碳的排放，达到节能减排的目标。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种微生物固碳反应系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种微生物固碳反应系统，包括水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)、回用水暂存池(3)和微生物固化碳分离系统(12)，水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)和回用水暂存池(3)依次相邻，彼此之间用隔板隔开，其特征在于，所述水质水量调配池(1)内底部设置有给水泵(7)，所述给水泵(7)出水口通过管道设置在微生物固碳反应池(2)上方；所述微生物固碳反应池(2)内设置有排水泵(8)，所述排水泵(8)的出水口通过连接管设置在回用水暂存池(3)上方；所述微生物固化碳分离系统(12)包括微生物收集器，微生物固化碳排放泵(20)、微生物固化碳干化器(21)和干化滤液回流泵(22)，所述微生物收集器包括解体微生物收集器(18)和老化微生物收集器(19)，所述老化微生物收集器(19)设置在微生物固碳反应池(2)底部，解体微生物收集器(18)设置在微生物固碳反应池(2)中部；微生物收集器为带有等距离通孔的网络状管道；微生物收集器和微生物固化碳排放泵(20)通过管道相连；所述微生物固化碳排放泵(20)另一端连接导流管，导流管和微生物固化碳干化器(21)相连，微生物固化碳干化器底部设有出水口，出水口通过管道和干化滤液回流泵(22)相连，干化滤液回流泵(22)另一端和回流管相连，回流管另一端出口设置在水质水量调配池(1)上方，实现水的循环利用。
进一步的，所述水质水量调配池(1)和微生物固碳反应池(2)之间设置有水质均质调系统(6)，所述水质均质调系统(6)包括调配混合器(13)和微生物混合液回流槽(14)，微生物混合液回流槽(14)设置在水质水量调配池与微生物固碳反应池之间的隔板上端，所述调配混合器(13)设置在水质水量调配池(1)隔板底部，当微生物固碳反应池(2)中的微生物混合液水位高于微生物混合液回流槽(14)时，微生物混合液从回流槽流入到水质水量调配区(2)，所述调配混合器(13)就混合搅拌水质水量调配池(1)中的废水，使废水水质均匀。
进一步的，所述调配混合器为潜水推进器。
进一步的，所述老化微生物收集器(19)、解体微生物收集器(18)和微生物固化碳排放泵(20)的连接使用三通阀门连接管道，确保老化微生物收集器(19)和微生物固化碳排放泵(20)相连通时，解体微生物收集器(18)管路关闭。
进一步的，所述微生物固碳反应池(2)设有微生物供氧系统(10)，所述微生物供氧系统(10)包括供氧风机(15)和供氧扩散器(16)，所述供氧风机(15)通过连接管与供氧扩散器(16)连通，所述供氧扩散器(16)通过扩散器支架(17)固定在微生物固碳反应池底部(2)。
进一步的，所述供氧扩散器为膜片盘式微孔曝气器。
进一步的，所述水质水量调配池(1)上设置有高COD废水进水口(4)。
进一步的，所述微生物固碳反应池(2)上方还设置有微生物固碳强化剂投加器(11)。
进一步的，所述回用水暂存池(3)设置有回用水排放口(5)。
进一步的，所述回用水暂存池(3)底部设置有回用水提升泵(9)，所述回用水提升泵(9)用于将处理后的水进行回收利用。
进一步的，所述微生物固化碳干化器(21)中设置有过滤层，所述过滤层对微生物混合液进行过滤分离。
进一步的提供一种生物固碳工艺，具体采用上述微生物固碳反应系统处理污水。
所述生物固碳工艺选择具体的微生物为异养好氧微生物和自养好氧微生物，微生物的浓度为3000-8000毫克每升，在生物固碳中培养活性微生物，及时去除老死污泥以及活性不高的污泥，保证微生物将更多溶解于水中的有机物吸收用于自身的生长繁殖，同时自养微生物吸收异养微生物产生的二氧化碳，从而实现微生物固碳；生物固化形成的有机污泥作为市政污泥进行处理，生物固化得到的清水循环到步骤1)中。
进一步的，去除老死污泥以及活性差的污泥的方法为：静置沉降阶段，将悬浮的污泥排出除去，在曝气阶段，将沉积在水池底部的污泥技术排出去除。这样保证了将活性较高的微生物保留在反应系统中进行固碳，实现将溶解的有机物转化成活性污泥，而不是分解成二氧化碳。经生物固碳处理后，水中的COD要求低于2000mg/L。
进一步的，上述生物固化过程中，水质COD低于2000mg/L的时候停止生物固化，所述异养好氧微生物可以为动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等以溶解性有机物为碳源的微生物，自养好氧微生物为硝酸杆菌属、螺旋杆菌属、球菌属等以溶解性碳酸根为碳源的微生物。所述的异养好氧微生物和自养好氧微生物为可以通过控制运行参数调控，也可通过微生物接种或生物菌剂投加调控，异养好氧微生物和自养好氧微生物的比例在100：10～1为宜。
进一步的，上述生物固碳系统用于高浓度、低流量、间断排放废水的处理，具体的处理工艺是，先将高浓度COD废水放置于水质水量调配池(1)中，然后启动给水泵(7)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水，随着高浓度废水向在微生物固碳反应池(2)输入，微生物固碳反应池水位上升，经过处理的微生物废水混合液通过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中，水质水量调配池(1)底部的潜水推进器不断搅拌，促进经过处理的微生物废水混合液和高浓度COD废水混合均匀，起到不断稀释高浓度废水的作用，经过稀释后的废水又经过给水泵7输送到微生物固碳反应池(2)中处理，处理后的废水经过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中进一步稀释废水，周而复始，不断处理，最终使得高浓度废水中的有机物被微生物固碳反应池中的微生物固化，形成活性污泥处理，减少了二氧化碳额排放，处理完的废水又通过排水泵(8)，将处理完的水转移到回用水暂存池(3)中备用。
进一步的，从水质水量调配池(1)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水的速度以每月总废水体积的1-20％的量输送。
进一步的，微生物固碳反应池(2)中生物固碳的步骤为,通过微生物供氧系统间断得对微生物固碳反应池(2)的微生物混合液进行曝气，曝气3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和老化微生物收集器通道的阀门，老化微生物收集器对沉积在底部的老死污泥进行收集处理，除去了老死的微生物；曝气停止3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和解体微生物收集器通道的阀门，解体微生物收集器对悬浮在水溶液中的解体微生物进行收集处理，除去了解体的微生物；上述过程确保微生物固碳池中微生物活性，有效提高生物固碳效果。
老化的微生物在反应池曝气时会沉积在反应池底部，而活性污泥会悬浮在溶液中，这时关闭解体微生物收集器的管路，连通老化微生物收集器管路，开启微生物固化碳排放泵，老化污泥被及时排出；当反应池溶液静置沉降时，活性微生物会沉积在底部，而解体微生物悬浮在溶液中，此时关闭老化微生物收集器管路，连通解体微生物收集器的管路，开启微生物固化碳排放泵，解体微生物被及时排出到微生物固碳反应池中，同时通过微生物供氧系统中的供氧风机和供氧扩散器工作，这样可以确保微生物反应池微生物的活性，将废水中的有机物转化成微生物固体，实现生物固碳的效果，同时通过配水系统调配生化反应系统的有机物含量，保证微生物处于最佳的生长环境，提高生化系统的抗冲击能力，而且通过水处理微生物进行筛选，将新生高活性微生物保留在系统中，将老龄低活性微生物排出系统，提高微生物的处理性能，微生物固碳反应池和回用水暂存池之间有设置有第二反应池排水泵，微生物固碳反应池微生物固碳完成后，将微生物固碳处理后的水通过第二反应池排水泵将水转移到回用水暂存池，回用水暂存池设置有回用水提升泵，回用水提升泵可以将回用水输送循环利用，以此实现有机废水的高效处理，并且产生很少的二氧化碳排放。
附图说明
图1为本发明提出的一种微生物固碳反应系统的系统流程示意图；
图2为本发明提出的一种微生物固碳反应系统的解体微生物收集器示意图；
图3为本发明提出的一种微生物固碳反应系统的老化微生物收集器示意图。
图例说明：
1、水质水量调配池；2、微生物固碳反应池；3、回用水暂存池；4、高COD废水进水口；5、回用水排放口；6、水质均质调系统；7、给水泵；8、排水泵；9、回用水提升泵；10、微生物供氧系统；11、微生物固碳强化剂投加器；12、微生物固化碳分离系统；13、调配混合器；14、微生物混合液回流槽；15、供氧风机；16、供氧扩散器；17、扩散器支架；18、解体微生物收集器；19、老化微生物收集器；20、微生物固化碳排放泵；21、微生物固化碳干化器；22、干化滤液回流泵。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-3，本发明提供的一种实施例：一种微生物固碳反应系统，包括水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)、回用水暂存池(3)和微生物固化碳分离系统(12)，水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)和回用水暂存池(3)依次相邻，彼此之间用隔板隔开，其特征在于，所述水质水量调配池(1)内底部设置有给水泵(7)，所述给水泵(7)出水口通过管道设置在微生物固碳反应池(2)上方；所述微生物固碳反应池(2)内设置有排水泵(8)，所述排水泵(8)的出水口通过连接管设置在回用水暂存池(3)上方；所述微生物固化碳分离系统(12)包括微生物收集器，微生物固化碳排放泵(20)、微生物固化碳干化器(21)和干化滤液回流泵(22)，所述微生物收集器包括解体微生物收集器(18)和老化微生物收集器(19)，所述老化微生物收集器(19)设置在微生物固碳反应池(2)底部，解体微生物收集器(18)设置在微生物固碳反应池(2)中部；微生物收集器为带有等距离通孔的网络状管道；微生物收集器和微生物固化碳排放泵(20)通过管道相连；所述微生物固化碳排放泵(20)另一端连接导流管，导流管和微生物固化碳干化器(21)相连，微生物固化碳干化器底部设有出水口，出水口通过管道和干化滤液回流泵(22)相连，干化滤液回流泵(22)另一端和回流管相连，回流管另一端出口设置在水质水量调配池(1)上方，实现水的循环利用。
微生物固碳反应池2内设置有微生物供氧系统10，微生物供氧系统10包括供氧风机15和供氧扩散器16，供氧风机15通过连接管与供氧扩散器16连通，老化的微生物在反应池曝气时会沉积在反应槽底部，而活性污泥会悬浮在溶液中，这时关闭解体微生物收集器18的管路，连通老化微生物收集器19管路，开启微生物固化碳排放泵20，老化污泥被及时排出；当反应池溶液沉降时，活性微生物会沉积在底部，而解体微生物悬浮在溶液中，此时关闭老化微生物收集器19管路，连通解体微生物收集器18的管路，开启微生物固化碳排放泵20，解体微生物被及时排出到微生物固碳反应池2中，同时通过微生物供氧系统10中的供氧风机15和供氧扩散器16工作，这样可以确保微生物反应池微生物的活性，将废水中的有机物转化成微生物固体，实现生物固碳的效果，同时通过配水系统调配生化反应系统的有机物含量，保证微生物处于最佳的生长环境，提高生化系统的抗冲击能力，而且通过水处理微生物进行筛选，将新生高活性微生物保留在系统中，将老龄低活性微生物排出系统，提高微生物的处理性能，微生物固碳反应池2内设置有排水泵8，排水泵8的出水口通过连接管设置在回用水暂存池上方，微生物固碳反应池2和回用水暂存池3之间有设置有排水泵8，微生物固碳反应池2微生物固碳完成后，将微生物固碳处理后的水通过排水泵8将水转移到回用水暂存池3，回用水暂存池3设置有回用水提升泵9，回用水提升泵9可以将回用水输送循环利用，以此实现有机废水的高效处理。
水质水量调配池1上设置有高COD废水进水口4，通过高COD废水进水口4将废水排入到水质水量调配池1内，微生物固碳反应池2设置有老化微生物收集器19，通过老化微生物收集器19将老龄低活性的微生物进行收集处理，微生物固碳反应池2内设置有扩散器支架17，通过扩散器支架17对供氧扩散器16进行固定，微生物固碳反应池2上方设置有微生物固碳强化剂投加器11，通过微生物固碳强化剂投加器11进行强化剂投放，回用水暂存池3内设置有回用水提升泵9，通过回用水提升泵9将回用水进行抽动排出，水质水量调配池1、微生物固碳反应池2和回用水暂存池3之间采用分隔板进行分隔，方便将各个池域进行区分，微生物固碳反应池2内的微生物的浓度应为3000-8000毫克每升，微生物固碳反应池2内的异养好氧微生物和自养好氧微生物的比例在100：10-1，通过最佳的比例进行投放实现最好的生活固碳效果。
工作原理：先将高浓度COD废水放置于水质水量调配池(1)中，然后启动给水泵(7)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水，随着高浓度废水向在微生物固碳反应池(2)输入，微生物固碳反应池水位上升，经过处理的微生物废水混合液通过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中，水质水量调配池(1)底部的潜水推进器不断搅拌，促进经过处理的微生物废水混合液和高浓度COD废水混合均匀，起到不断稀释高浓度废水的作用，经过稀释后的废水又经过给水泵7输送到微生物固碳反应池(2)中处理，处理后的废水经过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中进一步稀释废水，周而复始，不断处理，最终使得高浓度废水中的有机物被微生物固碳反应池中的微生物固化，形成活性污泥处理，减少了二氧化碳额排放，处理完的废水又通过排水泵(8)，将处理完的水转移到回用水暂存池(3)中备用。
进一步的，从水质水量调配池(1)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水的速度以每月总废水体积的1-20％的量输送。
进一步的，微生物固碳反应池(2)中生物固碳的步骤为,通过微生物供氧系统间断得对微生物固碳反应池(2)的微生物混合液进行曝气，曝气3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和老化微生物收集器通道的阀门，老化微生物收集器对沉积在底部的老死污泥进行收集处理，除去了老死的微生物；曝气停止3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和解体微生物收集器通道的阀门，解体微生物收集器对悬浮在水溶液中的解体微生物进行收集处理，除去了解体的微生物；上述过程确保微生物固碳池中微生物活性，有效提高生物固碳效果。
同时通过微生物供氧系统10中的供氧风机15和供氧扩散器16工作，这样可以确保微生物反应池微生物的活性，将废水中的有机物转化成微生物固体，实现生物固碳的效果，同时通过配水系统调配生化反应系统的有机物含量，保证微生物处于最佳的生长环境，提高生化系统的抗冲击能力，而且通过水处理微生物进行筛选，将新生高活性微生物保留在系统中，将老龄低活性微生物排出系统，提高微生物的处理性能，微生物固碳反应池2和回用水暂存池3之间有设置有第二反应池排水泵8，微生物固碳反应池2微生物固碳完成后，将微生物固碳处理后的水通过第二反应池排水泵8将水转移到回用水暂存池3，回用水暂存池3设置有回用水提升泵9，回用水提升泵9可以将回用水输送循环利用，以此实现有机废水的高效处理，并且产生很少的二氧化碳排放。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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)

1.一种微生物固碳反应系统，包括水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)、回用水暂存池(3)和微生物固化碳分离系统(12)，水质水量调配池(1)，微生物固碳反应池(2)和回用水暂存池(3)依次相邻，彼此之间用隔板隔开，其特征在于，所述水质水量调配池(1)内底部设置有给水泵(7)，所述给水泵(7)出水口通过管道设置在微生物固碳反应池(2)上方；所述微生物固碳反应池(2)内设置有排水泵(8)，所述排水泵(8)的出水口通过连接管设置在回用水暂存池(3)上方；所述微生物固化碳分离系统(12)包括微生物收集器，微生物固化碳排放泵(20)、微生物固化碳干化器(21)和干化滤液回流泵(22)，所述微生物收集器包括解体微生物收集器(18)和老化微生物收集器(19)，所述老化微生物收集器(19)设置在微生物固碳反应池(2)底部，解体微生物收集器(18)设置在微生物固碳反应池(2)中部；微生物收集器为带有等距离通孔的网络状管道；微生物收集器和微生物固化碳排放泵(20)通过管道相连；所述微生物固化碳排放泵(20)另一端连接导流管，导流管和微生物固化碳干化器(21)相连，微生物固化碳干化器底部设有出水口，出水口通过管道和干化滤液回流泵(22)相连，干化滤液回流泵(22)另一端和回流管相连，回流管另一端出口设置在水质水量调配池(1)上方，实现水的循环利用。
2.权利要求1所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述水质水量调配池(1)和微生物固碳反应池(2)之间设置有水质均质调系统(6)，所述水质均质调系统(6)包括调配混合器(13)和微生物混合液回流槽(14)，微生物混合液回流槽(14)设置在水质水量调配池与微生物固碳反应池之间的隔板上端，所述调配混合器(13)设置在水质水量调配池(1)隔板底部，当微生物固碳反应池(2)中的微生物混合液水位高于微生物混合液回流槽(14)时，微生物混合液从回流槽流入到水质水量调配区(2)，所述调配混合器(13)就混合搅拌水质水量调配池(1)中的废水，使废水水质均匀。
3.权利要求1所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述老化微生物收集器(19)、解体微生物收集器(18)和微生物固化碳排放泵(20)的连接使用三通阀门连接管道，确保老化微生物收集器(19)和微生物固化碳排放泵(20)相连通时，解体微生物收集器(18)管路关闭。
4.权利要求1-3所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述微生物固碳反应池(2)设有微生物供氧系统(10)，所述微生物供氧系统(10)包括供氧风机(15)和供氧扩散器(16)，所述供氧风机(15)通过连接管与供氧扩散器(16)连通，所述供氧扩散器(16)通过扩散器支架(17)固定在微生物固碳反应池底部(2)。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述水质水量调配池(1)上设置有高COD废水进水口(4)。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述微生物固碳反应池(2)上方设置有微生物固碳强化剂投加器(11)。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种微生物固碳反应系统，其特征在于，所述回用水暂存池(3)底部设置有回用水提升泵(9)，所述回用水提升泵(9)用于将处理后的水进行回收利用。
8.一种废水的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的一种微生物固碳反应系统对废水进行处理。
9.根据权利要求8所述的一种废水的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺流程为：将废水放置于水质水量调配池(1)中，然后启动给水泵(7)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水，随着高浓度废水向在微生物固碳反应池(2)输入，微生物固碳反应池水位上升，经过处理的微生物废水混合液通过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中，水质水量调配池(1)底部的潜水推进器不断搅拌，促进经过处理的微生物废水混合液和高浓度COD废水混合均匀，起到不断稀释高浓度废水的作用，经过稀释后的废水又经过给水泵7输送到微生物固碳反应池(2)中处理，处理后的废水经过微生物混合液回流槽(14)回流到水质水量调配池(1)中进一步稀释废水，周而复始，不断处理。
10.根据权利要求8所述的一种废水的处理工艺，其特征在于，从水质水量调配池(1)向微生物固碳反应池(2)中输送高浓度废水的速度以每月总废水体积的1-20％的量输送；进一步的，微生物固碳反应池(2)中生物固碳的步骤为,通过微生物供氧系统间断得对微生物固碳反应池(2)的微生物混合液进行曝气，曝气3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和老化微生物收集器通道的阀门，老化微生物收集器对沉积在底部的老死污泥进行收集处理，除去老死的微生物；曝气停止3-10分钟后，打开连接微生物固化碳排放泵和解体微生物收集器通道的阀门，解体微生物收集器对悬浮在水溶液中的解体微生物进行收集处理，除去解体的微生物。
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