一种生长条件可调节的藻类生产装置的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种生长条件可调节的藻类生产装置。


背景技术：

2.温室效应已成为人类可持续发展的重要限制因素，能源安全与气候变化迫使各国政府和学者不断寻求温室气体减排和可再生能源规模化生产的解决方法。藻类光合作用可将无机碳转化为有机碳，是生物固碳的典型代表。另外，藻类对氮、磷有较高的利用效率，能够有效去除污水中nh4 、no3-、 po43-等污染成分，从而降低污水排放受纳水体的富营养化风险。氮、磷的去除，采用藻类光合作用之外的a2/o、ab、sbr、生物膜、人工湿地等方法净化微污染水体，co2排放量在0.5～1.0千克co
2-eq/吨水。
3.设计藻类培养系统主要考虑的因素有气液传质速率、光能利用效率、微藻产率、放大成本等。
4.目前，藻类培养系统有开放式(主要是跑道式)和封闭式(有柱状、平板、管式和螺旋式等)两大类。
5.开放式需求空间大，光照利用率低，碳源利用率低，生产周期长，能耗低，投资成本低，生物质产量低，藻类收集成本高，造价和运行成本经济，培养体积大，适合规模化培养，光照比表面积小，生物质产率低，培养条件难以控制。一般材质为混凝土、塑料、金属材料、防渗塑料膜等。
6.封闭式需求空间小，光照利用率高，碳源利用率相对较高，生产周期短，能耗高，投资成本高，生物质产量高，藻类收集成本低，光照比表面积大，气液传质效果好，培养参数可控。成本高，培养体积小，难以实现规模化应用。一般采用为硬质塑料、塑料薄膜、玻璃、有机玻璃等透明材料。


技术实现要素：

7.本发明目的是提供一种生长条件可调节的藻类生产装置，可处理氮磷废水，又降低二氧化碳废气，具有减污降碳的双重效果。
8.基于上述问题，本发明提供的技术方案是：
9.一种生长条件可调节的藻类生产装置，包括装置本体，所述装置本体内设有自上而下布置的喷淋组件、光源组件、及藻类生长层；
10.所述藻类生长层经喷淋总管连通至所述喷淋组件，所述喷淋总管上设有喷淋泵，所述喷淋总管连接有进水管，所述进水管上设有进水泵；
11.所述装置本体位于所述藻类生长层与所述光源组件之间连接有进气管，用于通入二氧化碳气体；
12.所述藻类生长层的底部连接有排料管。
13.在其中的一些实施方式中，所述喷淋组件包括连通至所述喷淋总管的多个喷淋支管、及安装在所述喷淋支管上的多个喷淋头。
14.在其中的一些实施方式中，所述光源组件包括上下平行布置的两个支撑板、及安装在所述另两个支撑板之间且间隔布置的多个光源管，所述支撑板上设有多个藻液滴孔。
15.在其中的一些实施方式中，所述光源管的高度为10～15m，直径为10～ 30mm。
16.在其中的一些实施方式中，所述装置本体位于所述进气管的下方设有多个透气孔。
17.在其中的一些实施方式中，所述多个透气孔沿所述装置本体周向分多层交错布置。
18.在其中的一些实施方式中，所述多个透气孔分3～5层布置。
19.在其中的一些实施方式中，所述透气孔的孔径为200～300mm，相邻两层之间间隔500mm。
20.在其中的一些实施方式中，所述装置本体位于所述喷淋组件的上方设有除雾层。
21.在其中的一些实施方式中，所述装置本体的高度为15～20m，直径2～ 20m。
22.与现有技术相比，本发明的优点是：
23.1、通过藻类吸收水体中的氮、磷及尾气中的二氧化碳，产生碳水化合物，减少采用藻类光合作用之外的a2/o、ab、sbr、生物膜、人工湿地等方法治理水体所排放的co2，并固定二氧化碳，既去除污染物，又降低二氧化碳的排放，具有减污、降碳的双重效果；
24.2、藻类生产装置内垂直、均匀布置光源管，比表面积大，光能利用率高，藻类生产速率高，采用封闭式、循环泵控制喷淋流量，光照强度可调节，藻类生长条件可控，生长速率稳定，藻类质量稳定；
25.3、藻类生产装置采用垂直结构，是水平池体占地的1/5～1/10；
26.4、藻类生产装置内置可拆卸式光源管，24h连续光照，是开放式培养系统自然光照时间的2～3倍，藻类产量是开放式培养系统自然光照的2～3倍，光源管直径10mm～30mm，比表面积大，光能利用率高；
27.5、装置本体底部设有透气孔，内部为微负压，微正压的热电联产机组或锅炉尾气即可通入藻类生产装置，无需封闭式培养系统的加压装置，节省能耗；
28.6、以尾气治理含氮、磷水体，且高温尾气加热藻类生产装置内藻液，控制藻液温度不超过40℃，提高藻类生产速度。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一种生长条件可调节的藻类生产装置实施例的结构示意图；
31.图2为本发明实施例中支撑板的结构示意图；
32.其中：
33.1、装置本体；
34.2、进水管；
35.3、进水泵；
36.4、喷淋总管；
37.5、喷淋泵；
38.6、进气管；
39.7、喷淋支管；
40.8、喷淋头；
41.9、支撑板；9-1、藻液滴孔；
42.10、光源管；
43.11、除雾层；
44.12、透气孔；
45.13、检修孔；
46.14、藻液；
47.15、排料管。
具体实施方式
48.以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
49.参见图1，为本发明实施例的结构示意图，提供一种生长条件可调节的藻类生产装置，包括装置本体1，在装置本体1内设有自上而下布置的喷淋组件、光源组件、及藻类生长层，藻类生长层内充满藻类与废水混合形成的藻液14。
50.藻类生长层经喷淋总管4连通至喷淋组件，在喷淋总管4上设有喷淋泵 5，喷淋总管4连接有进水管2，在进水管2上设有进水泵3。通过变频循环泵对装置本体1内藻液进行循环，流速0.05m/s～0.1m/s，藻液14在装置本体1内停留时间24h～48h。二氧化碳固定量是藻类产量的1.5倍～2.0倍。循环泵采用大通道浆液泵，防止藻液堵塞泵通道。
51.在装置本体1位于藻类生长层与光源组件之间连接有进气管6，用于通入二氧化碳气体，如含15％左右二氧化碳的热电联产机组或锅炉尾气，其温度在120℃左右，从装置本体1底部通入，为藻类生产提供光合作用所需二氧化碳，同时加热装置本体1内藻液温度，从而提高藻类生长速度。藻液最高温度控制不超过40℃。
52.在藻类生长层的底部连接有排料管15，用于排出装置本体1内的藻液，以便进一步浓缩，资源化处理。
53.具体的，喷淋组件包括连通至喷淋总管4的多个喷淋支管7、及安装在喷淋支管7上的多个喷淋头8。开启喷淋泵5，将藻类生长层的藻液及进水经由喷淋总管4提升至喷淋支管7，再经由喷淋头8喷洒在装置本体1内。
54.光源组件包括上下平行布置的两个支撑板9、及安装在两个支撑板9之间且间隔布置的多个光源管10，在支撑板9上设有多个藻液滴孔9-1(如图 2所示)。优选的，光源管10可拆卸设置在两个支撑板9之间，方便拆卸清洗，提高光能利用率。由喷淋组件喷洒的藻液经由支撑板9上的藻液滴孔 9-1滴落至藻类生长层。
55.优选的，装置本体1采用碳钢塔式结构，高度为15～20m，直径2～20m。光源管10的高度为10～15m，直径为10～30mm，采用玻璃或有机玻璃等防水光源管，垂直、均匀布置在装置本体1内，光源管10数量根据处理水量和藻类产生量的需要经过计算确定。光源管10(光
照强度1000lux～ 10000lux，可以进行调节)24h连续光照，是太阳光自然光照时间的2～3 倍。
56.为了进一步优化本实用新型的实施效果，在装置本体1位于进气管6 的下方设有多个透气孔12，透气孔12在地面1.5m以上，藻液喷淋降落使得装置本体1内形成微负压，压力300pa～500pa的尾气即可进入微负压的装置内，无需封闭式培养系统所需的二氧化碳加压装置，节省能耗。装置本体 1内由于高温，其内部温度高于外界温度，密度低，底部的尾气和部分空气补入装置本体1内，尾气最终往装置本体1顶部排出。尾气流量通过调节阀进行控制，根据产藻量情况可进行尾气流量调节。
57.具体的，多个透气孔12沿所述装置本体1周向分多层交错布置，优选的，多个透气孔12分3～5层布置，透气孔的孔径为200～300mm，相邻两层之间间隔500mm。
58.为了去除藻类处理后尾气中的水雾，在装置本体1位于喷淋组件的上方设有除雾层11，除雾层11为现有技术，本发明不再赘述。
59.为了方便对该装置进行检修，在装置本体1的不同高度处设有检修孔 13，本例中，在装置本体上1自上而下设有四个检修孔13。
60.本发明的藻类生长装置适用的含氮、磷水主要是指总氮浓度在50mg/l 以下、总磷在5mg/l以下、cod小于500mg/l的水体。如黑臭河道水体、氮磷微污染的水体或者城镇污水厂排放尾水。
61.氮磷废水经由进水管2进入喷淋总管4，再提升至喷淋组件处均匀喷洒在装置本体1内，由进气管6排入的二氧化碳尾气与喷淋泵5提升在藻液逆接触，为藻类提供光合作用所需的二氧化碳，藻液在富集废水中氮磷的同时，吸收尾气中的二氧化碳，去除污染物的同时又降低二氧化碳的排放，具有减污降碳的双重效果，经藻类吸收处理后的尾气经除雾层11后排出，藻液在装置本体1内停留一段时间后外排，进一步浓缩、资源化处理。
62.藻液在装置本体1内停留时间24～48h，每生产100t微藻生物质可以固定183tco2。藻类生产装置进水cod小于500mg/l，总氮小于50mg/l、总磷小于5mg/l，cod、总磷去除率大于80％，总磷去除率大于60％。
63.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。