本發(fā)明涉及一種廢水處理裝置,尤其涉及一種一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器,屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),工業(yè)廢水的產(chǎn)量逐日增加,與此同時(shí)水資源也日益匱乏,因此,如何高效且低成本的處理工業(yè)廢水成為水處理行業(yè)必須要面對(duì)的問(wèn)題。
以食品加工廢水為代表的多種高濃度有機(jī)廢水中營(yíng)養(yǎng)物含量高,且一般不含有毒有害物質(zhì),如果不經(jīng)處理直接排入水體,大量營(yíng)養(yǎng)元素將得不到回收利用,不僅浪費(fèi)資源,且會(huì)消耗水中溶解氧,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。由于這些廢水可生化性好,一般采用生物法,但傳統(tǒng)生物法需要消耗大量能量,工藝復(fù)雜,費(fèi)用高,而且會(huì)產(chǎn)生大量剩余污泥、帶來(lái)二次污染。而光合細(xì)菌污水處理技術(shù)作為近幾年的新興技術(shù),因其工藝簡(jiǎn)單、在高負(fù)條件下有機(jī)物降解速率快、耗能少、無(wú)剩余污泥不造成二次污染,且菌體可回收等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注和研究。
現(xiàn)有光合細(xì)菌污水處理技術(shù)多采用序批式處理裝置。例如,公開(kāi)號(hào)為101712523a的專(zhuān)利公開(kāi)了“基于光合細(xì)菌生物處理的膜生物反應(yīng)器污水處理方法”,該專(zhuān)利中的反應(yīng)器由光合細(xì)菌反應(yīng)器、膜分離裝置構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)了污水處理與菌體回收的目的。但是,采用該反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水時(shí),無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢水連續(xù)處理,從而導(dǎo)致總體處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng),菌體回收量小難以形成規(guī)模。
除此之外,連續(xù)式處理裝置多見(jiàn)于對(duì)光合細(xì)菌的培養(yǎng)或光合細(xì)菌產(chǎn)氫上。公開(kāi)號(hào)為203462039u公開(kāi)了“一種光合細(xì)菌懸掛式連續(xù)管道培養(yǎng)裝置”,公開(kāi)號(hào)為104031834a公開(kāi)了“一種光合細(xì)菌連續(xù)反應(yīng)制氫方法”,都實(shí)現(xiàn)了一體化連續(xù)流光合細(xì)菌的培養(yǎng)或產(chǎn)氫,但上述發(fā)明公開(kāi)的裝置和方法因其目的不同,并且裝置相對(duì)復(fù)雜且需密封處理,無(wú)法套用于光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水中。
為解決以上問(wèn)題,本發(fā)明公開(kāi)一種一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器,本裝置造價(jià)低廉、污染物去除效率高、經(jīng)處理后廢水可達(dá)標(biāo)排放,此外,可同步實(shí)現(xiàn)光合細(xì)菌菌體的高效回收、極大地消減剩余污泥產(chǎn)生量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器,該反應(yīng)器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作,穩(wěn)定性強(qiáng),而且能夠以光合細(xì)菌處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的高效去除。
本發(fā)明提供一種一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器,包括具有腔體的外殼、第一隔離板和第二隔離板;
所述第一隔離板和第二隔離板將所述腔體由左至右依次分為預(yù)處理區(qū)、光合細(xì)菌降解區(qū)以及菌水分離區(qū);其中,所述預(yù)處理區(qū)設(shè)置有與外界連通的進(jìn)水口,所述菌水分離區(qū)內(nèi)部設(shè)置有用于菌水分離的超濾平板膜組件,所述光合細(xì)菌降解區(qū)頂部對(duì)應(yīng)的外殼為透光外殼且所述光合細(xì)菌降解區(qū)盛有光合細(xì)菌菌液;
所述第一隔離板的上部設(shè)置有第一通孔區(qū),所述第一通孔區(qū)用于連通所述預(yù)處理區(qū)和光合細(xì)菌降解區(qū),所述第二隔離板的上部設(shè)置有第二通孔區(qū),所述第二通孔區(qū)用于連通所述光合細(xì)菌降解區(qū)和菌水分離區(qū)。
進(jìn)一步地,所述預(yù)處理區(qū)設(shè)置有排污口以及沉淀組件,其中,所述排污口與外界連通。
進(jìn)一步地,所述預(yù)處理區(qū)還設(shè)置有與外界連通的加藥泵,所述加藥泵用于向所述預(yù)處理區(qū)輸送ph調(diào)節(jié)劑。
進(jìn)一步地,在所述透光外殼的外部設(shè)置有光源,所述光源的光照強(qiáng)度為1000-4000lux;
所述光合細(xì)菌降解區(qū)內(nèi)部設(shè)置有恒溫加熱器,所述恒溫加熱器用于維持所述光合細(xì)菌降解區(qū)內(nèi)部溫度為15-25℃。
進(jìn)一步地,所述光合細(xì)菌菌液在波長(zhǎng)為660nm下的光密度大于0.6。
進(jìn)一步地,所述超濾平板膜組件上設(shè)置有與外界連通的出水管。
進(jìn)一步地,所述菌水分離區(qū)還設(shè)置有與外界連通的菌液排放口。
進(jìn)一步地,所述第一通孔區(qū)占所述第一隔離板長(zhǎng)度的20-30%,所述第二通孔區(qū)占所述第二隔離板長(zhǎng)度的20-30%。
進(jìn)一步地,所述預(yù)處理區(qū)占所述腔體體積的10-15%,所述光合細(xì)菌降解區(qū)占所述腔體體積的70-80%,所述菌水分離區(qū)占所述腔體體積的10-15%。
進(jìn)一步地,所述腔體的體積為200-500l,所述殼體的厚度為0.5-1cm,所述殼體的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或鋼材。
本發(fā)明的實(shí)施,至少具有如下優(yōu)勢(shì):
1、本發(fā)明的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、易于搭建,操作難度低,在一個(gè)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)了廢水的處理,并且該反應(yīng)器內(nèi)部各部分相對(duì)獨(dú)立,工作穩(wěn)定性強(qiáng);
2、本發(fā)明的反應(yīng)器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的高效去除,cod去除率高,處理后的水能夠滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)而直接進(jìn)行排放,從而能夠消減水體污染、促進(jìn)水生態(tài)健康和水體安全;
3、本發(fā)明的反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)菌體的有效回收,大大節(jié)省了廢水的處理成本。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
圖1為本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,請(qǐng)參考圖1,本發(fā)明提供一種一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器,包括具有腔體的外殼1、第一隔離板2和第二隔離板3;第一隔離板2和第二隔離板3將腔體由左至右依次分為預(yù)處理區(qū)4、光合細(xì)菌降解區(qū)5以及菌水分離區(qū)6;其中,預(yù)處理區(qū)4設(shè)置有與外界連通的進(jìn)水口41,菌水分離區(qū)6內(nèi)部設(shè)置有用于菌水分離的超濾平板膜組件61,光合細(xì)菌降解區(qū)5頂部對(duì)應(yīng)的外殼為透光外殼51且光合細(xì)菌降解區(qū)5盛有光合細(xì)菌菌液;第一隔離板2的上部設(shè)置有第一通孔區(qū)21(虛線(xiàn)框內(nèi)),第一通孔區(qū)21用于連通預(yù)處理區(qū)4和光合細(xì)菌降解區(qū)5,第二隔離板3的上部設(shè)置有第二通孔區(qū)31(虛線(xiàn)框內(nèi)),第二通孔區(qū)31用于連通光合細(xì)菌降解區(qū)5和菌水分離區(qū)6。
本發(fā)明的反應(yīng)器能夠獨(dú)立完成廢水的處理流程,即廢水的固體物分離、廢水的光合細(xì)菌降解以及廢水的菌水分離。其中,預(yù)處理區(qū)4用于完成廢水的預(yù)處理(廢水的固體物分離),光合細(xì)菌降解區(qū)5用于對(duì)預(yù)處理后的水進(jìn)行光合細(xì)菌降解,菌水分離區(qū)6用于對(duì)光合細(xì)菌降解后的廢水進(jìn)行菌水分離,從而實(shí)現(xiàn)廢水的處理。
具體地,第一隔離板2與第二隔離3板將腔體分為三個(gè)區(qū)域,即預(yù)處理區(qū)4、光合細(xì)菌降解區(qū)5以及菌水分離區(qū)6,其中光合細(xì)菌降解區(qū)5處于預(yù)處理區(qū)4以及菌水分離區(qū)6之間,當(dāng)預(yù)處理區(qū)4中的水位達(dá)到第一隔離板2上的第一通孔區(qū)21的高度時(shí),預(yù)處理區(qū)4中的廢水便會(huì)通過(guò)第一通孔區(qū)21自動(dòng)流入光合細(xì)菌降解區(qū)5,同樣的,當(dāng)光合細(xì)菌降解區(qū)5中的水位達(dá)到第二隔離板3上的第二通孔區(qū)31的高度時(shí),光合細(xì)菌降解區(qū)5中的廢水便會(huì)通過(guò)第二通孔區(qū)31自動(dòng)流入菌水分離區(qū)6,也就是說(shuō)本發(fā)明中的第一隔離板2與第二隔離板3一方面能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)處理區(qū)4、光合細(xì)菌降解區(qū)5以及菌水分離區(qū)6的分離,一方面又能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)處理區(qū)4、光合細(xì)菌降解區(qū)5以及菌水分離區(qū)6的連通,從而滿(mǎn)足了廢水的一體化的連續(xù)處理。值得注意的是,第一通孔區(qū)21是指在第一隔離板2上部具有通孔的區(qū)域,第二通孔區(qū)31是指在第二隔離板3上部具有通孔的區(qū)域,本發(fā)明對(duì)第一通孔區(qū)21以及第二通孔區(qū)31中的通孔的個(gè)數(shù)不做限制,在圖1中,第一通孔區(qū)21以及第二通孔區(qū)31中各自具有兩個(gè)通孔。另外,由于第一隔離板2與第二隔離板3既有隔離作用又有連通作用,因此可以將第一通孔區(qū)21的長(zhǎng)度設(shè)置為從第一隔離板2的一端起到第一隔離板2長(zhǎng)度的20-30%,第二通孔區(qū)31的長(zhǎng)度設(shè)置為從第二隔離板3的一端起到第二隔離板3長(zhǎng)度的20-30%。
為了便于廢水的注入,進(jìn)水口41可以設(shè)置在預(yù)處理區(qū)4頂部空間附近的外殼上,同時(shí),菌水分離區(qū)6內(nèi)的超濾平板膜組件61能夠?qū)崿F(xiàn)光合細(xì)菌與水的分離,便于光合細(xì)菌菌液的回收以及水的排放,其中,超濾平板膜組件61可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)獲得,只要能夠?qū)崿F(xiàn)菌水分離的功效即可。值得注意的是,本發(fā)明將光合細(xì)菌降解區(qū)5頂部對(duì)應(yīng)的外殼設(shè)置為透光外殼51,從而滿(mǎn)足光合細(xì)菌進(jìn)行降解所需的能量。當(dāng)然,為了提高降解速率,還可以將光合細(xì)菌降解區(qū)5在外殼上對(duì)應(yīng)的三個(gè)面(底面除外)都設(shè)置為透光的。
在具體進(jìn)行廢水處理時(shí),廢水先經(jīng)過(guò)進(jìn)水口41進(jìn)入預(yù)處理區(qū)4,進(jìn)入預(yù)處理區(qū)4的廢水中的固體物顆粒會(huì)發(fā)生沉降吸附體積逐漸增大,從而沉積在預(yù)處理區(qū)4的底部,隨著廢水的進(jìn)入,預(yù)處理區(qū)4的水位不斷增高,當(dāng)水位達(dá)到第一通孔區(qū)21時(shí),沉降后的廢水會(huì)經(jīng)過(guò)第一通孔區(qū)21進(jìn)入光合細(xì)菌降解區(qū)5。在光合細(xì)菌降解區(qū)5內(nèi),光合細(xì)菌菌液通過(guò)光照能夠量對(duì)廢水進(jìn)行降解,由于廢水會(huì)一直由進(jìn)水口41進(jìn)入預(yù)處理區(qū)4,因此光合細(xì)菌降解區(qū)5中的水位也會(huì)不斷升高,當(dāng)光合細(xì)菌降解區(qū)5中的水位上升至第二通孔區(qū)31時(shí),降解后的廢水會(huì)攜帶部分菌液一起經(jīng)第二通孔區(qū)31進(jìn)入菌水分離區(qū)6。在菌水分離區(qū)6內(nèi)部,由于水能夠進(jìn)入超濾平板膜組件61,而光合細(xì)菌會(huì)被超濾平板膜組件61隔離在外,因此在菌水分離區(qū)6內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)菌水分離,從而,完成廢水的處理。
本發(fā)明的反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水的一體化連續(xù)處理,其中的各功能區(qū)域分工明確,并且在一定程度上互不影響相互獨(dú)立,因此具備較強(qiáng)的工作穩(wěn)定性。使用本發(fā)明反應(yīng)器能夠以光合細(xì)菌技術(shù)高效快速連續(xù)的對(duì)廢水進(jìn)行處理,處理后的廢水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)從而直接排放。
可以想到的是,為了便于廢水的排出,可以在超濾平板膜組件61上設(shè)置有與外界連通的出水管610,具體地該出水管610穿過(guò)殼體1而與外界連通,從而將處理后的在超濾平板膜組件61內(nèi)的水進(jìn)行排放。同時(shí),還可以在菌水分離區(qū)6的底部附近的殼體上設(shè)置與外界連通的菌液排放口62,從而能夠?qū)Ρ怀瑸V平板膜組件61隔離的菌液進(jìn)行回收,回收的菌液可以放入光合細(xì)菌降解區(qū)6重新使用,或者將其以菌液形式售賣(mài),用于飼料添加劑。水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料添加劑、符合菌肥的制備等等,從而能夠降低廢水處理的投資成本以及運(yùn)行費(fèi)用。
同時(shí),還可以在預(yù)處理區(qū)4的底部附近的殼體開(kāi)設(shè)一與外界連通的排污口42,對(duì)預(yù)處理區(qū)4內(nèi)沉降的固體顆粒進(jìn)行排放收集,從而減少?gòu)U水處理過(guò)程中剩余污泥的排放,進(jìn)一步降低廢水處理對(duì)環(huán)境的影響。為了加快固體顆粒的聚集沉降速度,可以在預(yù)處理區(qū)4內(nèi)設(shè)置一沉淀組件43,本發(fā)明不限定具體沉淀組件43的類(lèi)型,只要能夠加快固體顆粒的沉淀即可,圖1中的沉淀組件43為斜板沉淀組件。為了進(jìn)一步減少污染,還可以在預(yù)處理區(qū)4加設(shè)一加藥泵44,當(dāng)從進(jìn)水口41進(jìn)入的廢水過(guò)酸或過(guò)堿時(shí),可以通過(guò)加藥泵44向預(yù)處理區(qū)4中注入相應(yīng)的ph調(diào)節(jié)劑,使預(yù)處理區(qū)4中的廢水的ph在7-8.5之間。
由于本發(fā)明的處理技術(shù)采用的是光合細(xì)菌處理技術(shù),因此為了保證光合細(xì)菌的降解能力,可以在透光外殼51的外部設(shè)置光源52,并使光源52的光照強(qiáng)度為1000-4000lu,這樣在白天進(jìn)行廢水處理時(shí),通過(guò)透光外殼51既能接收來(lái)自外部的自然光,還能夠額外接收光源52的能量。同時(shí),還可以在光合細(xì)菌降解區(qū)5內(nèi)部設(shè)置恒溫加熱器(未圖示),從而維持光合細(xì)菌降解區(qū)5內(nèi)部溫度為15-25℃,為光合細(xì)菌提供良好的生長(zhǎng)與工作環(huán)境。為了保證光合細(xì)菌能夠正常增殖與降解污染物,需要將本發(fā)明反應(yīng)器的光合細(xì)菌降解區(qū)5中的光合細(xì)菌菌液的od660進(jìn)行限定,本發(fā)明中的od660>0.6。本發(fā)明對(duì)光合細(xì)菌菌液的菌種無(wú)特殊要求。
本發(fā)明對(duì)預(yù)處理區(qū)4、光合細(xì)菌降解區(qū)5以及菌水分離區(qū)7之間的體積比例并無(wú)特殊限制,優(yōu)選的,可以使預(yù)處理區(qū)4占腔體體積的10-15%,光合細(xì)菌降解區(qū)5占腔體體積的70-80%,菌水分離區(qū)6占腔體體積的10-15%。
另外,為了保證廢水的安全高效處理,可以將腔體的體積設(shè)置為200-500l,殼體的厚度為0.5cm,所述殼體的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或鋼材。
對(duì)本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器進(jìn)行如下測(cè)試:
采用本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器對(duì)廢水進(jìn)行處理,其中,腔體體積為300l,預(yù)處理區(qū)占腔體體積的10%,光合細(xì)菌降解區(qū)占腔體體積的70%,菌水分離區(qū)占腔體體積的20%。其中,設(shè)定的反應(yīng)器的溫度為25℃,光源強(qiáng)度為2000lux
本測(cè)試中采用的光合細(xì)菌為復(fù)合菌群,復(fù)合菌群中的各類(lèi)菌均購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心(地址:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院中科院微生物研究所),其中,沼澤紅假單胞菌編號(hào)為no.1.8928,深紅紅螺菌編號(hào)為no.1.5005,擬桿菌編號(hào)為no.1.5133,梭桿菌編號(hào)為no.1.2528。另外,本測(cè)試中采用的菌液的od660=0.8。
將cod濃度為5000mg/l的啤酒廢水采用上述一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器處理,72小時(shí)后,在排水口接收到300l的被處理的cod濃度為74mg/l的出水,根據(jù)《gb-19821-2005》的規(guī)定,使用上述一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器處理的廢水已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),可以直接排放。
本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于搭建與操作、穩(wěn)定性強(qiáng)、造價(jià)低廉,而且污染物去除效率極高,經(jīng)處理后廢水可達(dá)標(biāo)排放。此外,可同步實(shí)現(xiàn)光合細(xì)菌菌體的高效回收、極大地消減剩余污泥產(chǎn)生量。因此,本發(fā)明的一體化廢水處理光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器對(duì)于消減水體污染、促進(jìn)水生態(tài)健康和水體安全具有十分重要的意義。
最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。