申请日2012.03.09
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F3/32
摘要
本发明提供了一种利用微藻处理煤气化废水的系统以及一种煤气化废水的处理方法，其中，该系统包括悬浮藻处理池装置(1)、固定化藻珠制备装置(2)、固定化藻珠处理装置(3)和鼓气装置(4);悬浮藻处理池装置(1)包括处理池(11)和微藻收集装置(12)，微藻收集装置(12)与固定化藻珠制备装置(2)相连通;处理池(11)与固定化藻珠处理装置(3)相连通;固定化藻珠制备装置(2)与固定化藻珠处理装置(3)相连通;固定化藻珠处理装置(3)与处理池(11)的入口相连通，与外界相连通，且与鼓气装置(4)相连通。采用本发明提供的系统不仅能够利用煤气化废水培养藻类，还能够利用所述微藻对煤气化废水进行处理。
权利要求书
1.一种利用微藻处理煤气化废水的系统，其特征在于，该系统包括悬 浮藻处理池装置(1)、固定化藻珠制备装置(2)、固定化藻珠处理装置(3) 和鼓气装置(4);所述悬浮藻处理池装置(1)包括处理池(11)和与该处 理池(11)底部连通的微藻收集装置(12)，所述微藻收集装置(12)通过 收集阀门(5)与所述固定化藻珠制备装置(2)的入口相连通;所述处理池 (11)的出口与所述固定化藻珠处理装置(3)的污水入口相连通;所述固 定化藻珠制备装置(2)的出口与固定化藻珠处理装置(3)的微藻入口相连 通;所述固定化藻珠处理装置(3)的污水出口通过回流管阀门(6)与处理 池(11)的入口相连通，所述固定化藻珠处理装置(3)的污水出口通过排 放管阀门(7)与外界相连通，且所述固定化藻珠处理装置(3)通过鼓气装 置阀门(8)与鼓气装置(4)相连通;所述处理池(11)内设置有搅拌器(111) 和用于导流的多个滤料板(112)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述搅拌器(111)设置 在所述处理池(11)的一端;所述多个滤料板(112)分别设置在所述处理 池(11)的侧壁上以及中间位置，且设置在侧壁上的滤料板(112)与设置 在中间位置的滤料板(112)交错排列。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述微藻收集装置(12) 为多个，且多个微藻收集装置(12)分别位于对应于相邻的两个设置在侧壁 上的滤料板(112)围成的区域的下方。
4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述微藻收集装置 (12)为漏斗形。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定化藻珠处理装 置(3)包括内筒和外筒，内筒和外筒之间具有空腔，且所述内筒的筒壁上 具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述内筒的筒壁上的孔 的直径为0.5-1.5毫米。
7.根据权利要求1、5或6所述的系统，其特征在于，所述固定化藻珠 处理装置(3)由透光玻璃制成。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述固定化藻珠处理装 置(3)为多个并联的固定化藻珠处理池，所述固定化藻珠处理池的个数为 2-5个。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定化藻珠制备装 置(2)包括设置在上部的混合器(21)和设置在下部的反应器(23)，以及 贯穿上部混合器(21)和下部反应器(23)的搅拌轴(22)，所述搅拌轴(22) 上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器(21)和下部的 反应器(23)中;所述上部混合器(21)的出口与下部反应器(23)的入口 相连通;所述反应器(23)包括内筒(25)和外筒(26)，所述内筒(25) 和外筒(26)之间具有空腔，且所述内筒(25)的筒壁上具有孔，所述孔直 径的大小不允许固定化藻珠通过。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述内筒(25)的筒壁 上的孔的直径为0.5-1.5毫米。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述混合器(21)还包 括设置在混合器(21)出口处的多个锥形滴管(27)，以及控制由锥形滴管 (27)中流滴的液体速度的控速阀门(24)。
12.一种煤气化废水的处理方法，其特征在于，该方法包括采用权利要 求1所述的利用微藻处理煤气化废水的系统对污水进行处理，该方法包括将 微藻引入处理池(11)中进行培养，将经过培养的微藻通过微藻收集装置(12) 收集并通过固定化藻珠制备装置(2)的入口引入固定化藻珠制备装置(2) 中以制备固定化藻珠，将得到的固定化藻珠从固定化藻珠制备装置(2)的 出口引出并通过固定化藻珠处理装置(3)的微藻入口引入所述固定化藻珠 处理装置(3)中，将处理池(11)中的污水通过固定化藻珠处理装置(3) 的污水入口引入所述固定化藻珠处理装置(3)中进行污水处理，并将经过 处理后的污水通过回流管阀门(6)送回处理池(11)中、或者通过排放管 阀门(7)排到外界。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在进行污水处理时，该方法 还包括打开鼓气装置阀门(8)，通过鼓气装置(4)向固定化藻珠处理装置 (3)中鼓入含二氧化碳的气体。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，将微藻引入处理池(11)的 中进行培养的条件包括：光照强度为4000-10000lux，温度为20-35℃。
15.根据权利要求12-14中的任意一项所述的方法，其中，所述微藻为 绿藻和/或蓝藻;所述绿藻选自镰形纤维藻、莱布新月藻、斜生栅藻、四尾栅 藻和沙角衣藻中的一种或多种，所述蓝藻选自鱼腥藻、席藻和小单歧藻中的 一种或多种。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述煤气化废水的COD值为 250mg/L以下，氨氮含量为15-100mg/L，重金属汞、镉、铬、砷、铅、镍的 含量均为1.5mg/L以下。
说明书
一种利用微藻处理煤气化废水的系统和处理方法
技术领域
本发明涉及一种利用微藻处理煤气化废水的系统，以及一种煤气化废水 的处理方法。
背景技术
我国是煤炭资源丰富的国家，为应对石油及天然气资源日益减少而带来 的能源紧张局面，加紧煤炭的高效清洁利用，非常符合我国国情的需要。煤 制天然气即是煤炭高效清洁利用的一种重要方式。国内外煤制天然气工业主 要采用碎煤加压气化工艺，该工艺成熟，合成气中甲烷含量高，但煤气化产 生的废水难以处理。该类废水含高浓度的酚、氨氮等有毒有害、难处理污染 物，目前主要采取酚氨回收-生化法-深度处理的组合工艺进行处理。生化法 应用普遍，但受上游酚氨回收工艺影响明显，运行波动较大，整体工艺流程 长，达标排放难。深度处理环节主要采用物理化学法、高级氧化法等工艺， 存在能耗、运行成本高等问题。因此，需要针对现有处理流程存在的问题及 所述煤气化废水的水质特征，开发出新的煤气化废水的处理方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷而提供一种能够利用煤气化 废水培养微藻，并利用所述微藻处理所述煤气化废水的系统，以及利用上述 系统对煤气化废水进行处理的方法。
本发明提供了一种利用微藻处理煤气化废水的系统，其中，该系统包括 悬浮藻处理池装置1、固定化藻珠制备装置2、固定化藻珠处理装置3和鼓 气装置4;所述悬浮藻处理池装置1包括处理池11和与该处理池11底部连 通的微藻收集装置12，所述微藻收集装置12通过收集阀门5与所述固定化 藻珠制备装置2的入口相连通;所述处理池11的出口与所述固定化藻珠处 理装置3的污水入口相连通;所述固定化藻珠制备装置2的出口与固定化藻 珠处理装置3的微藻入口相连通;所述固定化藻珠处理装置3的污水出口通 过回流管阀门6与处理池11的入口相连通，所述固定化藻珠处理装置3的 污水出口通过排放管阀门7与外界相连通，且所述固定化藻珠处理装置3通 过鼓气装置阀门8与鼓气装置4相连通。
本发明提供的利用微藻处理煤气化废水的系统包括微藻的培养、收集、 固定化及快速处理废水等环节，其中，所述悬浮藻处理池装置1实现了对微 藻的培养，一方面，能够利用悬浮微藻处理一部分煤气化废水，另一方面能 够使微藻适应煤气化废水的营养环境并生长繁殖。通过微藻收集装置12将 培养完成后的微藻进行收集、以高浓度状态进入固定化藻珠制备装置2中， 并在所述固定化藻珠制备装置2中进行微藻的固定，得到固定化藻珠;所述 固定化藻珠进入固定化藻珠处理装置3中，通过光合作用将煤气化废水中的 碳元素、氮元素及磷元素等转化为糖类、蛋白质、油脂及其它有机物，从而 实现了对污水的净化处理。简而言之，采用本发明提供的利用微藻处理煤气 化废水的系统对所述煤气化废水进行处理，既起到了深度脱除煤气化废水中 的氮、磷等元素从而达到了净化煤气化废水的目的，又实现了煤气化废水的 资源化利用。同时，微藻净化废水的过程中吸收二氧化碳作为微藻生长所需 的碳源，能够起到减排二氧化碳的作用。另外国内发展煤化工产业的区域多 数都缺水，因此也解决了缺水地区开展微藻养殖的水资源问题。
优选地，所述处理池11内设置有搅拌器111和用于导流的多个滤料板 112。进一步优选地，所述搅拌器111设置在所述处理池11的一端;所述多 个滤料板112分别设置在所述处理池11的侧壁上以及中间位置，且设置在 侧壁上的滤料板112与设置在中间位置的滤料板112交错排列。此时，所述 搅拌器111的转动使得污水向处理池11的另一端定向流动，在滤料板112 的阻挡下，污水以折线路线前进，在以此折线前进至所述悬浮藻处理池装置 1的另一端后，污水开始反向回流，从而形成一个循环;当搅拌器111停止 转动后，由于自身重力的作用，微藻将沉积于微藻收集装置12中，从而完 成微藻的收集，实现高效率的藻液浓缩。
优选地，所述微藻收集装置12为多个，且多个微藻收集装置12分别位 于对应于相邻的两个设置在侧壁上的滤料板112围成的区域的下方。
优选地，所述微藻收集装置12为漏斗形。
优选地，所述固定化藻珠处理装置3包括内筒和外筒，内筒和外筒之间 具有空腔，且所述内筒的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻 珠通过。进一步优选地，所述内筒的筒壁上的孔的直径为0.5-1.5毫米。经 所述固定化藻珠处理装置3处理后的污水可以直接通过污水出口排出，而固 定化藻珠则被内筒拦截，因此，能够实现微藻与处理后的水的分离、以及微 藻的重复利用，极具工业应用前景。
优选地，所述固定化藻珠处理装置3由透光玻璃制成。
优选地，所述固定化藻珠处理装置3为多个并联的固定化藻珠处理池， 所述固定化藻珠处理池的个数为2-5个。
优选地，所述固定化藻珠制备装置2包括设置在上部的混合器21和设 置在下部的反应器23，以及贯穿上部混合器21和下部反应器23的搅拌轴 22，所述搅拌轴22上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混 合器21和下部的反应器23中;所述上部混合器21的出口与下部反应器23 的入口相连通;所述反应器23包括内筒25和外筒26，所述内筒25和外筒 26之间具有空腔，且所述内筒25的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允 许固定化藻珠通过;进一步优选地，所述内筒25的筒壁上的孔的孔直径为 0.5-1.5毫米;更优选地，所述混合器21还包括设置在混合器21出口处的多 个锥形滴管27，以及控制由锥形滴管27中流滴的液体速度的控速阀门24。 采用优选的固定化藻珠制备装置2进行微藻的固定化处理时，当搅拌轴22 转动时，可同时带动位于混合器21和位于反应器23内的搅拌器的搅拌作用， 将位于所述混合器21中的藻液和包埋剂混合均匀，并将位于所述反应器23 中的交联剂与从混合器21滴落的藻液和包埋剂混合均匀，可大大缩短反应 时间。更为重要的是，所述反应器23包括内筒25和外筒26，且所述内筒 25的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过，因此，当藻 珠制备完成后，只需将内筒25取出，或者将外筒26抽出即可实现固定化藻 珠与剩余的交联剂的分离，之后可以方便地直接将固定化藻珠或将装有固定 化藻珠的内筒25置于污水处理反应器中即可实现污水的处理，极具工业化 前景。
本发明还提供了一种煤气化废水的处理方法，其中，该方法包括采用上 述利用微藻处理煤气化废水的系统对污水进行处理，该方法包括将微藻引入 处理池11中进行培养，将经过培养的微藻通过微藻收集装置12收集并通过 固定化藻珠制备装置2的入口引入固定化藻珠制备装置2中以制备固定化藻 珠，将得到的固定化藻珠从固定化藻珠制备装置2的出口引出并通过固定化 藻珠处理装置3的微藻入口引入所述固定化藻珠处理装置3中，将处理池11 中的污水通过固定化藻珠处理装置3的污水入口引入所述固定化藻珠处理装 置3中进行污水处理，并将经过处理后的污水通过回流管阀门6送回处理池 11中、或者通过排放管阀门7排到外界。
优选地，在进行煤气化废水处理时，该方法还包括打开鼓气装置阀门8， 通过鼓气装置4向固定化藻珠处理装置3中鼓入含二氧化碳的气体。
优选地，微藻引入处理池11的中进行培养的条件包括：光照强度为 4000-10000lux，温度为20-35℃。
优选地，所述微藻为绿藻和/或蓝藻;所述绿藻选自镰形纤维藻、莱布 新月藻、斜生栅藻、四尾栅藻和沙角衣藻中的一种或多种，所述蓝藻选自鱼 腥藻、席藻和小单歧藻中的一种或多种。
优选地，所述煤气化废水的COD值为250mg/L以下，氨氮含量为 15-100mg/L，重金属汞、镉、铬、砷、铅、镍的含量均为1.5mg/L以下。
