申请日2007.07.31
公开(公告)日2009.06.10
IPC分类号C02F3/00
摘要
本发明公开了一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系统，该系统由流化床装置、进水装置、进气装置、光照装置、监测装置和过滤装置组成，本发明将流态化技术与藻-菌共生水处理技术相结合，实现对高浓度有机废水的高效处理。本发明能有效处理食品废水、酿造废水、制糖废水等高浓度有机废水，具有传质效率高、易实现大规模处理和连续操作等特点，更好实现废水、载体、空气充分接触，提高光能利用效率。
权利要求书
1、一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系统，包括流化床装置、进 气装置、进水装置、光照装置、监测装置和过滤装置，其特征在于：所述的流 化床装置(7)由集水槽(24)、内管(18)和外管(19)组成的双圆筒、进气口(8)和气体 分布装置(9)组成，所述集水槽为圆环形集水槽，所述进气口为倒圆锥形进气口; 内管(18)和外管(19)间的上部为扩大区(23)，内管(18)和外管(19)间的下部为反应 区(20)，反应区内设有颗粒载体(21);所述的进水装置包括培养液贮罐(11)、原 水输送管(12)和调节池(13)，所述的调节池(13)外设有原水输送管(12)，培养液贮 罐(11)与流化床装置(7)连接，培养液贮罐(11)内的培养液由阀控制;所述的进气 装置包括CO2钢瓶(1)和缓冲罐(4)，CO2钢瓶(1)通过输出管与缓冲罐(4)连接，风 机(3)通过空气管与缓冲罐(4)连接，缓冲罐(4)的输出管与进气口(8)相连;所述的 光照装置(27)设置在内管(18)内;所述的监测装置包括探测装置(22)和检测装置 (26);探测装置(22)置于反应区(20)内;所述的过滤装置与集水槽(24)的出水口(30) 相连。
2、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的内管(18)的外表面和外管(19)的内表面有突出物，外管 (19)顶端开口为锯齿形出水堰(28)，内管(18)上部设有一非封闭的内管固定套 (29)。
3、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的气体分布装置(9)包括一个气体分布板和一个气体分布 器，所述的气体分布板为一个中央带有通孔的圆形板，所述的气体分布器为一 个圆锥，圆锥的底部放置在气体分布板的中央通孔内，圆锥的底部正对倒圆锥 形进气口(8)。
4、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的反应区(20)的下部设有进水口(17)和底泥出口(10);所 述的进水口(17)的进水通道上设有污水泵(14)、流量计(15)、进水采样口(16)和阀 门。
5、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的集水槽(24)设于扩大区(23)外部，其一端设置沉淀物排 出管(25)，另一端设置出水口(30)，并且集水槽(24)底部向沉淀物排出管(25)一端 倾斜。
6、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的探测装置(22)与检测装置(26)相接。
7、根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的探测装置(22)包括温度传感器、pH电极、O2电极和测 光探头，检测装置(26)包括温度控制仪、pH测定仪、溶解氧仪和光度控制仪。
8、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的外管(19)外还设置有一个光照装置(27’)。
9、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的进气口(8)的进气通道上设有缓冲罐(4)和排空管(5);出 水口(30)的出水通道上设置有出水采样口(31)、过滤装置(32)和阀门。
10、根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系 统，其特征在于：所述的过滤装置(32)设有反冲洗进水管(34)和反冲洗出水管 (35)。
说明书
高浓度有机废水的藻-菌共生流化床处理系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，特别是指一种用于处理高浓度有机废水的 藻-菌共生流化床处理系统。
背景技术
80年代后，国内外对藻类的生产和处理污水进行了大量的实验室和试验 性研究，涉及到藻种的选择、微藻处理反应器的结构以及藻-菌去除有机物与 氮磷营养物的机理等许多方面。如国内华南理工大学郭祀远等对微藻的生长进 行研究，开发了管道气升式磁处理光生物反应器微藻生产系统及监控方法;青 岛海洋大学开发了新型光生物反应器对巴甫藻、小球藻、金藻等的养殖进行了 研究。李川、古国榜等采用三相内循环式流化床光反应器和固定床生物反应器 耦合处理4-氯酚(4-CP)废水，取得了较高的处理率;王爱丽将铜绿微囊藻和细 菌混合固定化对污水中NH3-N和PO3 -4-P的净化效率的研究表明，固定化混合 藻菌体系对污水中NH3-N和PO3 -4-P有较高的去除效率。
目前，利用藻-菌共生系统较大规模处理废水主要采用高效藻类塘。其缺 点首先是占地面积大，在土地紧缺的地区(如珠三角地区)不宜推广;其次这种 处理方式以自然光为光源，受到季节性、地域性、昼夜性的限制。所开发的光 生物反应器大多处于实验室规模，而且普遍存在光能利用率低、流动行为不易 监测和控制、传质较差、控制及放大困难等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明目的在于提供一种集藻-菌固定共 生技术和流化床技术于一体的高浓度有机废水处理系统。该系统集藻-菌固定 共生技术与流态化技术于一体，将藻类对污水中氮磷营养物和有机物的摄取去 除功效、细菌强大的污染物降解能力及流化床的高效传质性能相结合处理高浓 度有机废水。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种高浓度有机废水的藻-菌 共生流化床处理系统，包括流化床装置(7)、进水装置、进气装置、光照装置、 监测装置和过滤装置(32)，所述的流化床装置(7)由集水槽(24)、内管(18)和外 管(19)组成的双圆筒、进气口(8)和气体分布装置(9)组成，所述集水槽为圆环形 集水槽，所述进气口为倒圆锥形进气口;内管(18)和外管(19)间的上部为扩大 区(23)，内管(18)和外管(19)间的下部为反应区(20)，反应区内设有颗粒载体(21) (如琼脂或粗孔硅胶等);所述的进水装置包括培养液贮罐(11)、原水输送管(12) 和调节池(13)，所述的调节池(13)外设有原水输送管(12)，培养液贮罐(11)与流 化床装置(7)连接，培养液贮罐(11)内的培养液由阀控制;所述的进气装置包括 CO2钢瓶(1)和缓冲罐(4)，CO2钢瓶(1)通过输出管与缓冲罐(4)连接，风机(3)通 过空气管与缓冲罐(4)连接，缓冲罐(4)的输出管与进气口(8)相连;所述的光照 装置(27)设置在内管(18)内;所述监测装置包括探测装置(22)和检测装置(26); 所述的探测装置(22)置于反应区(20)内;所述的过滤装置(32)与集水槽(24)的出 水口(30)相连。
为了更好地实现本发明，所述的内管(18)的外表面和外管(19)的内表面设 置有突出物，外管(19)顶端开口为锯齿形出水堰(28)，内管(18)上部设有一非 封闭的内管固定套(29)，将其固定。
所述的气体分布装置(9)包括一个气体分布板和一个气体分布器，所述的 气体分布板为一个中央带有通孔的圆形板，所述的气体分布器为一个圆锥，圆 锥的底部可放置在气体分布板的中央通孔内，圆锥的底部正对倒圆锥形进气口 (8)。
所述的反应区(20)的下部设有进水口(17)和底泥出口(10)。所述的进水口 (17)的进水通道上设有污水泵(14)、流量计(15)、进水采样口(16)和阀门。
所述的集水槽(24)设于扩大区(23)外部，其一端设置沉淀物排出管(25)，另 一端设置出水口(30)，并且集水槽(24)底部向沉淀物排出管(25)一端倾斜。
所述的探测装置(22)与检测装置(26)相连接，所述的探测装置包括温度传 感器、pH电极、O2电极和测光探头，分别与检测装置(26)中的温度控制仪、 pH测定仪、溶解氧仪、光度控制仪相连接。所述的反应区(20)内的探测装置(22) 与外界检测装置(26)相接，以便对处理的全过程的参数进行检测与控制。
所述的外管(19)外还附加设置有一个光照装置(27’)。
所述的进气口(8)的进气通道上设有缓冲罐(4)和排空管(5)，进气通道中 CO2及空气的量均由单独的流量计调节;出水口(30)的出水通道上设置有出水 采样口(31)、过滤装置(32)和阀门。
所述的过滤装置(32)设有反冲洗进水管(34)和反冲洗出水管(35)。
本发明的技术原理如下：将藻类对污水中氮磷营养物和有机物的摄取去除 功效、细菌强大的污染物降解能力及流化床的高效传质性能相结合。好氧菌将 含碳有机物降解为二氧化碳和水;对含氮有机物进行氨化，继而进行硝化，生 成氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐;将含磷有机物最后降解为正磷酸盐。由氧化降解 产生的能量为细菌的代谢活动提供能量。而细菌降解有机质产生的CO2又成 为藻类的主要碳源，促进了藻类的光合作用。在藻类新陈代谢的过程中，能将 细菌代谢中产生的物质吸收转化为藻类的细胞物质。藻类光合作用释放出的 氧，增加了水中的溶解氧，促进了好氧菌的代谢活动，使其能够维持正常的生 命活动。反应区内的载体为藻-菌的固定提供基础，改变了细胞游离的存在形 式，避免流化时固-液分离难的现象。高浓度有机废水和培养液由外管下部的 侧面进入反应区后，在进气的作用下与载体一起流态化。流化床装置内外可各 设光源，为藻体提供充足的光能。反应区内，流态化的流体动力学使得系统内 的传递行为得到强化，流态化形成的湍流使载体在床层表面内外快速翻动，藻 -菌细胞在表面层获得光能，在表面层以下利用光能，这对于具有间歇光效应 的藻类来说尤为重要，使藻类满足间歇光效应规律，从而充分利用入射光光能。 废水经反应区和扩大区后由顶部的出水堰排出。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)采用藻-菌共生流化床技术，将藻类对污水中氮磷营养物和有机物的摄 取去除功效与细菌强大的污染物降解能力有效结合，并利用流化床易于装卸流 化、可实施连续流动和传质速率高等性能，克服了气升式反应器和传统光生物 反应器等传质及光能利用率低的缺点，极大提高了废水的净化效率。装置内的 载体使藻-菌系统固定化，解决了悬浮藻细胞与处理出水分离难的问题，使体 系耐负荷冲击及抗抑制性强。
(2)在供气方面，高效气体分布装置的使用使进入反应器的空气产生的气 泡小且分布均匀;同时可根据系统需氧量情况，利用流态化操作特性可方便地 调节系统中溶解氧的浓度，例如可去除培养液中积累的溶解氧，克服高浓度溶 解氧对光合作用的抑制，从而促进藻类的生长和污水的净化速率。
(3)在光照方面，由于结构的优化，可根据需要增加或减少光照强度，为 藻-菌的生长提供充足的光能。这种可同时放置内、外光源的结构为反应器的 放大提供便利。
(4)本发明的进、出水口均设有旁路采样口，反应区内设有探测装置，可 优化系统光强、水温、进水量、进气量、藻体量等操作参数，从而保持系统较 高的处理效率。
(5)本发明能有效处理食品废水、酿造废水、制糖废水等高浓度有机废水， 既适合小规模高浓度有机废水的处理，也适合大规模高浓度有机废水的处理， 可实现过程的连续化操作和全过程的优化控制，易与其他处理系统实现协同耦 合运行。具有传质效率高、易实现大规模处理和连续操作等特点，更好实现废 水、载体、空气充分接触，提高光能利用效率。
