CN208327703U - 利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，包括膜生物反应器、磁铁，在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。本实用新型提出的装置，使用高强磁铁作为外源磁场，使膜生物反应器中的光合细菌始终处于磁场之内，从而缩短水力停留时间，提高污水处理效率，提高生物产量。
Description
技术领域
本实用新型属于废水处理及资源化领域，具体涉及一种利用微生物处理废水的装置。
背景技术
食品加工废水包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程所排出的废水，其中含有大量的有机物、悬浮物、氮磷化合物，一般无毒性，但容易腐败，且水质水量随季节变化而变化。如果不经处理直接排放，会使水体富营养化，对土壤环境产生危害，造成环境污染。
膜生物反应器是以活性污泥为生物降解的反应器和膜分离技术相结合的污水处理设备。膜生物反应器因具有占地面积小、剩余污泥产率低、可实现自动控制等优点而得到广泛应用。膜生物反应器技术在食品加工废水处理中已有研究应用。但是膜生物反应器中的活性污泥成分复杂、颗粒细小，容易造成膜易污染，限制了膜生物反应器在食品加工废水处理中的发展。光合细菌是可以进行不产氧光合作用的细菌，能够有效处理高有机负荷的污水，同时合成自身的生物量。光合细菌中含有多种维生素、辅酶、蛋白质、色素等高价值附加物，但是它菌体小、不易自然沉降，在一般的反应器中，光合细菌生物量低，且菌体难以收获利用，限制了其在食品加工废水处理中的应用。将光合细菌接种到膜生物反应器中代替活性污泥，处理食品加工废水，一方面能够有有效去除食品加工废水中的污染物，提高出水水质，还能够减轻膜污染，延长膜的使用寿命，改善废水处理效果，另一方面可以利用膜来收获光合细菌，进而获得高价值营养物。
磁场生物效应是生物磁学的重要组成部分,国内外已有不少研究证明磁场对微生物和酶活性有影响。磁场作用于微生物可引起系列生物学反应，产生宏观微生物磁效应，还会影响蛋白质大分子、酶和 DNA的特性而改变细胞器结构及生物膜的通透性，从而影响生物体系统的新陈代谢。磁场对微生物生长的影响较为复杂，磁场类型、磁场强度、因素选择不同等均可能导致不同结果或结论。随着磁技术及磁生物效应在环境保护和生物工程等领域的应用,磁场对微生物及其酶影响的研究也越来越受到重视。但是在污水处理中废水即是光合细菌的培养基，无法使用磁处理水来改善光合细菌膜生物反应器的污水处理效果和生物量生产。
实用新型内容
针对本领域的不足之处，本实用新型的目的是提出一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置。
实现本实用新型上述目的技术方案为：
一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，包括膜生物反应器、磁铁，
在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。
其中，所述膜生物反应器设置有进水口和出水口，所述进水口通过废水进水管道连接有废水储存罐；所述出水口通过出水管道连接有出水储存罐；
其中，所述膜生物反应器底部设置有曝气头，所述曝气头连接有空气压缩泵。
其中，所述膜生物反应器下部设置有菌体排出口，菌体排出口连接有菌体储存罐。
在所述废水进水管道上设置有隔膜泵和阀门；在所述出水管道上设置有隔膜泵和阀门。
进一步地，所述磁铁为长方体形状，两个磁铁相对的面积大于所述平板膜宽度方向的投影面积。
采用本实用新型的装置，利用光合生物处理污水的生物膜磁场方法包括以下步骤：
1)将食品加工废水注入膜生物反应器中，并接种处于对数生长期的光合细菌，一种接种量范围为80-300mg/L干重，一种接种量范围为2500-4000mg/L干重；
2)通过向膜生物反应器中吹入空气，控制氧化还原电位(ORP) 为-100～20mV，培养光合细菌以处理污水，使光合细菌生长达到平台期；
3)待水力停留时间达到10～24h后排出，收获光合细菌，以便用于高价值附加物的制取。
其中，所述食品加工废水为高浓度有机物废水，COD浓度为 2000～5000mg/L，SS为20～60mg/L。
其中，将食品加工废水进行简单过滤，除去较大的杂质，并将pH 值调节至6.8～7.8，调节pH值的药剂可以为氢氧化钠、盐酸、硫酸、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。
持续运行该系统，形成连续式污水处理和光合细菌培养系统，调节菌体停留时间SRT为24～48h，收获光合细菌，以便用于高价值附加物的制取。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提出的装置，使用高强磁铁作为外源磁场，使膜生物反应器中的光合细菌始终处于磁场之内，从而达到比用磁处理水培养光合细菌处理污水更好的效果。
通过高强磁铁的使用，来缩短光合细菌膜生物反应器的水力停留时间，从而提高废水处理效率。
高强磁铁可以影响光合细菌的新陈代谢，进而提高光合细菌的生物量产量。
附图说明
图1为本实用新型一种提高光合生物污水处理效率的生物膜磁场反应装置的结构简图。
图中，编号和部件名称对应关系为：
| 1废水储存罐 | 2进水阀门 | 3隔膜泵 |
| 4空气压缩泵 | 5曝气头 | 6磁铁 |
| 7膜生物反应器 | 8进水口 | 9出水口 |
| 10平板膜 | 11压力表 | 12玻璃转子流量计 |
| 13菌体储存罐 | 14出水储存罐 | 15菌体排出口 |
| 16出水阀门 |
图2为实施例1生物量生长曲线图。
图3为实验组和对照组COD去除率比较图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
如未特别说明，具体实施方式中所采用的手段均为本领域常规的技术手段。
实施例中所用食品加工废水中的COD浓度为2000～5000mg/L， SS为20～60mg/L。
实施例1
如图1，一种基于磁场辐射的光合细菌膜生物反应器废水处理设备，包括膜生物反应器7、磁铁6，
在所述膜生物反应器内放置有平板膜10，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。膜生物反应器7设置有进水口8和出水口9，所述进水口 8通过废水进水管道连接有废水储存罐1；出水口9通过出水管道连接有出水储存罐14；
所述膜生物反应器底部设置有曝气头5，所述曝气头通过压缩空气管道连接有空气压缩泵4。压缩空气管道上设置玻璃转子流量计。
在废水进水管道上设置有隔膜泵3和进水阀门2；在所述出水管道上设置有隔膜泵、玻璃转子流量计12和压力表11。
进水储存罐1、进水阀门2、隔膜泵3、进水口8，并连接光合细菌膜生物反应器7构成废水进水单元。隔膜泵3用于泵送废水储存罐 1中的废水至光合细菌膜生物反应器7。
所述光合细菌膜生物反应器7为长方体透光有机玻璃容器，长15cm，宽7cm，高25cm。出水口直径为1～2cm。膜生物反应器下部设置有菌体排出口15(距离反应器底部约3cm)，菌体排出口15连接有菌体储存罐13。
废水经光合细菌和平板膜10处理后，由平板膜10的出水口9，经过压力表11、玻璃转子流量计12和隔膜泵进入到出水储存罐14 中。
曝气单元运行时，打开空气压缩泵4，空气经过流量计进入到曝气头5，由曝气头5在光合细菌膜生物反应器7中进行曝气，使光合细菌处于微氧环境，同时产生剪切力减少膜污染。
两块磁铁6均为长方体，磁铁高10cm，长5cm，厚2cm，充磁方向为厚度充磁。两块磁铁分别固定于光合细菌膜生物反应器7长度方向两侧，形成穿过光合细菌膜生物反应器7的永久磁场。
本实例中，所处理的食品加工废水中COD浓度为2300mg/L，SS 浓度为28.5mg/L。废水的综合处理步骤如下：
一、测试废水储存罐中的pH并用氢氧化钠调节至6.8；
二、通过水泵，由废水储存罐向光合细菌膜生物反应器中泵入调节后的食品加工废水1.9L，添加已经达到平台期的光合细菌混合液 0.1L，最终光合细菌浓度为100mg/L干重，总液体量为反应器主体的五分之三体积；
所用光合细菌为沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris、类球红细菌Rhodobacter sphaeroides、荚膜红细菌Rhodobacter capsulatus，均购自中国普通微生物保藏管理中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所)，其中沼泽红假单胞菌编号为No.1.8928，类球红细菌编号为No.1.5028，荚膜红细菌编号为No.1.3366。光合细菌混合菌群按沼泽红假单胞菌、类球红细菌、荚膜红细菌质量比2:(1～3):(1～2)混合。
三、打开空气压缩泵，调节气体流量计，向反应器内曝气，使氧化还原电位(ORP)为-100～20mV；
四、实验组选择磁场强度为0.04T的磁铁，固定在反应器两侧，对照组不加磁场，培养光合细菌6天。
五、打开光合细菌膜生物反应器出水口阀门，用菌体储藏罐13 收集光合细菌。处理后的出水排至出水储存罐14，并从中取样测COD 值。
图2为生物量生长曲线图。本实施例中，初始投加光合细菌生物量较低，为100mg/L；外加磁场强度为0.04T，属于低磁场范围。经过本实用新型的处理工艺后，生物量到达平台期的时长缩短，实验组经过48小时生物量达到平台期，比对照组缩短了72小时。另外，实验组最终生物量高于对照组，在菌体停留时间(SRT)48小时时两组生物量分别为1081mg/L和853mg/L，实验组最终生物量比对照组高 26.7％。
经过6天处理，实验组和对照组COD去除率分别达到97.8％、 91.1％。(见图3)
实施例2
如图1，一种基于磁场辐射的光合细菌膜生物反应器废水处理设备，包括膜生物反应器7、磁铁6，
在所述膜生物反应器内放置有平板膜10，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行。膜生物反应器7设置有进水口8和出水口9，所述进水口 8通过废水进水管道连接有废水储存罐1；出水口9通过出水管道连接有出水储存罐14；
所述膜生物反应器底部设置有曝气头5，所述曝气头通过压缩空气管道连接有空气压缩泵4。压缩空气管道上设置玻璃转子流量计。
在废水进水管道上设置有隔膜泵3和进水阀门2；在所述出水管道上设置有隔膜泵、玻璃转子流量计12和压力表11。
进水储存罐1、进水阀门2、隔膜泵3、进水口8，并连接光合细菌膜生物反应器7构成废水进水单元。隔膜泵3用于泵送废水储存罐 1中的废水至光合细菌膜生物反应器7。
所述光合细菌膜生物反应器7为长方体透光有机玻璃容器，长 12cm，宽6cm，高20cm。出水口直径为1.2cm。膜生物反应器下部设置有菌体排出口15(距离反应器底部约2cm)，菌体排出口15连接有菌体储存罐13。
废水经光合细菌和平板膜10处理后，由平板膜10的出水口9，经过压力表11、玻璃转子流量计12和隔膜泵进入到出水储存罐14 中。
曝气单元运行时，打开空气压缩泵4，空气经过流量计进入到曝气头5，由曝气头5在光合细菌膜生物反应器7中进行曝气，使光合细菌处于微氧环境，同时产生剪切力减少膜污染。
两块磁铁6均为长方体，磁铁高8cm，长5cm，厚2cm，充磁方向为厚度充磁。两块磁铁分别固定于光合细菌膜生物反应器7长度方向两侧，形成穿过光合细菌膜生物反应器7的永久磁场。
其他设置同实施例1。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种利用光合生物处理污水的生物膜磁场装置，其特征在于，包括膜生物反应器、磁铁，
在所述膜生物反应器内放置有平板膜，在平板膜宽度方向的所述膜生物反应器两侧放置两个磁铁，使磁力线的方向与平板膜宽度方向平行；
所述膜生物反应器设置有进水口和出水口，所述进水口通过废水进水管道连接有废水储存罐；所述出水口通过出水管道连接有出水储存罐；所述膜生物反应器底部设置有曝气头，所述曝气头连接有空气压缩泵。
2.根据权利要求1所述的生物膜磁场装置，其特征在于，所述膜生物反应器下部设置有菌体排出口，菌体排出口连接有菌体储存罐。
3.根据权利要求1所述的生物膜磁场装置，其特征在于，在所述废水进水管道上设置有隔膜泵和阀门；在所述出水管道上设置有隔膜泵和阀门。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生物膜磁场装置，其特征在于，所述磁铁为长方体形状，两个磁铁之间的距离为5～20cm，两个磁铁相对的面积大于所述平板膜宽度方向的投影面积。
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| CN109912017A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-21 | 长江大学 | 一种磁力强化mbr的污水处理装置及其污水处理方法 |
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| CN109912017A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-21 | 长江大学 | 一种磁力强化mbr的污水处理装置及其污水处理方法 |
| CN109912017B (zh) * | 2019-03-05 | 2024-04-16 | 长江大学 | 一种磁力强化mbr的污水处理装置及其污水处理方法 |
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