一种菌藻光生物反应器及其处理污水的方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种菌藻光生物反应器及其处理污水的方法。


背景技术：

2.农村生活污水的治理是建设美丽乡村的重要环节，关系着农村人员的幸福生活。目前农村生活污水广泛采用的传统分散式处理设备，将活性污泥法和生物膜法相结合，对cod有着较高的去除率。但进水量波动大、cod含量较少、c/n比低等因素限制了细菌的异养反硝化和聚磷反应速率，且设备维护成本高，剩余污泥和腐质污泥难以得到及时清理，氮磷类污染物质长期积存于反应器内，最终导致出水tp和tn浓度难以达标。
3.近年来利用光生物反应器进行藻类培养、生物固碳和废水处理处理的研究逐渐增多。微藻生物固碳，主要是通过微藻体内合成的叶绿素吸收光能，生物同化大气中的二氧化碳并将其作为生长所需的碳源，这种方式对环境更为友好，符合大自然的循环规律。培养获得的微藻还可以被作为能源物质得以利用，其生物制品等还会带来一定的经济效益，如生物柴油、微藻自身含有的胡萝卜素、叶黄素和虾青素等。
4.菌藻共生系统是利用藻类和细菌两类生物之间在功能上的协同作用处理污水的一种生态系统。菌藻共生系统处理污水的基本原理是：污水中的有机污染物，由需氧性细菌进行氧化分解，产生nh、po和co等；而藻类则利用nh、po和co等为营养，以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，合成藻类自身细胞物质，并释放出氧气供细菌继续氧化有机物之用。
5.现有技术中，固定化菌藻是通过将一定比例的藻类细胞和细菌细胞与固定化材料混合固化形成多孔隙凝胶，凝胶空隙用于菌藻细胞的生长繁殖，进而达到净化水质的目的。固定化菌藻系统虽然对污水的处理效果较好，藻体收货也比较简单，但是该技术成本较高，且固定化载体会限制光能的获得和物质的传递，微藻对n、p的吸收会受到各种因素的影响，固定化菌藻胶球容易开裂，这些不利因素在一定程度上影响了其大规模地应用到生产实践中，限制了其发展。
6.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种菌藻光生物反应器及其处理污水的方法。


技术实现要素：

7.1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种菌藻光生物反应器及其处理污水的方法。
8.2.技术方案：一种菌藻光生物反应器，包括调节池、菌藻混合反应器和微藻回收箱；调节池连接生活污水源，用于收集生活污水以及调节生活污水的理化性质以适合菌藻生长；菌藻混合反应器包括透明柱状的反应容器；调节池和反应容器之间通过第一管道连接；第一管道上安装有第一提升泵和第一截止阀；第一提升泵将调节后的生活污水泵入反应容器内作为菌
藻生长的培养液；反应容器的底部安装有微孔曝气盘；微孔曝气盘通过输气管连接气泵的出气口；气泵的进气口连接空气；反应容器上安装有泄压阀；反应容器内设置有辫式生物填料，用于接种微生物以形成生物膜；反应容器内空间用于微藻的生长；反应容器通过第二管道连接微藻回收箱，第二管道上设有第二提升泵和第二截止阀；微藻回收箱内侧设有多孔挡板；挡板上固定有交替设置的阴极板和阳极板；阴极板连接电源的阴极，阳极板连接电源的阳极，微藻回收箱内侧上方设有多个溢流槽；溢流槽连接溢流口；溢流口设置在反应容器的侧上方；溢流口连接微藻收集池；微藻收集池通过第三管道连接反应容器；第三管道上安装有第三提升泵和第三截止阀。
9.进一步地，所述反应容器连接在线监测装置，用于监测反应容器中生活污水的温度、do、cod、tn和tp浓度。
10.进一步地，所述反应容器由透明的有机玻璃制成。
11.进一步地，所述溢流槽连接提升杆；提升杆滑动连接导向套；导向套设置在微藻回收箱的顶部；多个提升杆之间通过横杆固定；横杆固定连接电动升缩杆的活动端；电动升缩杆固定在微藻回收箱的顶部；溢流槽通过软管连接溢流口。
12.进一步地，所述微藻回收箱底部设有排污口，侧面靠下位置设有排水口，侧面靠上位置设有排气口。
13.优选的，所述阳极板为铁或者铁合金材质。
14.一种处理生活污水的方法，所述方法基于菌藻光生物反应器，包括以下步骤：步骤1：通过第一提升泵将调节池内的生活污水泵入反应容器内作为菌藻生长的培养液；在培养液内接种微藻；放入接种有微生物的辫式生物填料；通过微孔曝气盘间歇曝气，提升培养液中的氧气和二氧化碳的浓度；步骤2：微藻通过光合作用实现固碳，并利用培养液中的n和p合成蛋白质和adp/atp；微生物中的有机物降解菌利用微藻光合作用产生的氧气作为受氢体，将培养液中的有机物作为碳源，进行有氧呼吸；没有被微藻利用的氨氮和硝氮类物质被微生物中的硝化和反硝化细菌利用，进行硝化和反硝化反应；步骤3：通过在线监测装置监测反应容器中培养液的温度、do、cod、tn和tp浓度；当cod、tn和tp数值达到设定值时，通过第二提升泵将培养液泵入微藻回收箱；通过对阴极板和阳极板通电使微藻产生絮凝现象，阴极板上产生的h2泡使微藻絮凝上浮得到上层的微藻浓缩液；打开溢流口后，微藻浓缩液通过溢流槽收集后从溢流口进入微藻收集箱；通过第三提升泵将微藻收集箱内的微藻浓缩液泵入反应容器中循环使用。
15.3.有益效果：本发明的菌藻光生物反应器无需将微藻固化，可直接将微藻接种在生活污水中，接触面积大，处理效率高。先通过菌藻处理污水中的有机物和n、p；再通过微藻回收箱电絮凝回收微藻，电絮凝在回收微藻的过程中对污水作进一步的处理，可以通过破坏或中和污水中的颗粒悬浮在水中的斥力，使悬浮颗粒沉降，还可以除去一些重金属离子。
附图说明
16.图1为本发明菌藻光生物反应器的结构示意图；图2为本发明微藻回收箱的结构示意图；
图3为本发明溢流槽的俯视图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明进行具体的说明。
实施例
18.如附图1至附图3所示，一种菌藻光生物反应器，包括调节池1、菌藻混合反应器和微藻回收箱2；调节池1连接生活污水源，用于收集生活污水以及调节生活污水的理化性质以适合菌藻生长；菌藻混合反应器包括透明柱状的反应容器3；调节池1和反应容器3之间通过第一管道连接；第一管道上安装有第一提升泵4和第一截止阀5；第一提升泵4将调节后的生活污水泵入反应容器3内作为菌藻生长的培养液；反应容器3的底部安装有微孔曝气盘6；微孔曝气盘6通过输气管连接气泵7的出气口；气泵7的进气口连接空气；反应容器3上安装有泄压阀8；反应容器3内设置有辫式生物填料9，用于接种微生物以形成生物膜；反应容器3内空间用于微藻的生长；反应容器3通过第二管道连接微藻回收箱2，第二管道上设有第二提升泵10和第二截止阀11；微藻回收箱2内侧设有多孔挡板12；挡板12上固定有交替设置的阴极板13和阳极板14；阴极板13连接电源的阴极，阳极板14连接电源的阳极，微藻回收箱2内侧上方设有多个溢流槽15；溢流槽15连接溢流口；溢流口设置在反应容器3的侧上方；溢流口连接微藻收集池16；微藻收集池2通过第三管道连接反应容器3；第三管道上安装有第三提升泵17和第三截止阀18。
19.反应容器3连接在线监测装置19，用于监测反应容器中生活污水的温度、do、cod、tn和tp浓度。
20.反应容器3由透明的有机玻璃制成，具有合适的强度和透光度，不影响微藻采光进行光合作用。
21.溢流槽15连接提升杆20；提升杆20滑动连接导向套21；导向套21设置在微藻回收箱2的顶部；多个提升杆20之间通过横杆22固定；横杆22固定连接电动升缩杆23的活动端；电动升缩杆23固定在微藻回收箱2的顶部；溢流槽14通过软管连接溢流口。通过电动伸缩杆23可以调节溢流14的高度，对絮凝得到的上层微藻浓缩液进行收集。
22.微藻回收箱2底部设有排污口24，侧面靠下位置设有排水口25，侧面靠上位置设有排气口26。排污口用于排放电絮凝过程产生的沉降颗粒形成的污泥，排水口25排出处理完成的污水；排气口26用于排放阴极板产生的气体。
23.阳极板采用铁板，铁板电解形成的铁离子絮凝效果好，还可以作为微藻生长的微量元素。
24.一种处理生活污水的方法，所述方法基于菌藻光生物反应器，包括以下步骤：步骤1：通过第一提升泵4将调节池1内的生活污水泵入反应容器3内作为菌藻生长的培养液；在培养液内接种微藻；放入接种有微生物的辫式生物填料9；通过微孔曝气盘6间歇曝气，提升培养液中的氧气和二氧化碳的浓度；步骤2：微藻通过光合作用实现固碳，并利用培养液中的n和p合成蛋白质和adp/atp；微生物中的有机物降解菌利用微藻光合作用产生的氧气作为受氢体，将培养液中的有机物作为碳源，进行有氧呼吸；没有被微藻利用的氨氮和硝氮类物质被微生物中的硝化和
反硝化细菌利用，进行硝化和反硝化反应；步骤3：通过在线监测装置19监测反应容器中培养液的温度、do、cod、tn和tp浓度；当cod、tn和tp数值达到设定值时，通过第二提升泵10将培养液泵入微藻回收箱2；通过对阴极板13和阳极板14通电使微藻产生絮凝现象，阴极板13上产生的h2泡使微藻絮凝上浮得到上层的微藻浓缩液；打开溢流口后，微藻浓缩液通过溢流槽收集后从溢流口进入微藻收集箱16；通过第三提升泵17将微藻收集箱2内的微藻浓缩液泵入反应容器中循环使用。
25.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求保护范围所界定的为准。