本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對高污染水體的水處理裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著社會的發(fā)展，國家對水處理問題越發(fā)重視，對污水處理后的水質(zhì)的要求也越來越高；隨著人們的環(huán)保和節(jié)能的意識不斷加強(qiáng)，如何在降低能量損失的同時，將產(chǎn)物合理的利用好成為一項(xiàng)值得研究的問題。大多數(shù)污水處理系統(tǒng)多為厭氧-缺氧-好氧系統(tǒng)，但其出水中n，p含量較高，難以徹底清除bod，而且其產(chǎn)生的廢氣、廢渣沒有得到有效利用，會產(chǎn)生資源浪費(fèi)。所以如何在提高出水水質(zhì)的同時，實(shí)現(xiàn)節(jié)能甚至產(chǎn)能的效果成為一項(xiàng)難題。

在污水處理領(lǐng)域中，每一種污水處理方法都各有利弊，所以單一使用一種污水處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足人們的要求，如何將多種處理方法有機(jī)結(jié)合為一個完整的處理系統(tǒng)，從而提高出水水質(zhì)和減少浪費(fèi)也是一項(xiàng)熱點(diǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：針對上述現(xiàn)有技術(shù)中能量損失大，n、p和bod含量大以及廢氣、廢渣沒有得到有效利用等問題，本發(fā)明提供一種針對于高污染水體的水處理裝置，具備效率高、能耗低、出水水質(zhì)n、p和bod含量低以及能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)物的循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：一種針對高污染水體的水處理裝置，所述水處理裝置包括發(fā)酵裝置、psb(光合細(xì)菌，photosyntheticbacteria)處理裝置、好氧裝置、沉淀裝置、藻類處理裝置和資源化利用裝置；

所述發(fā)酵裝置包括污水入口、發(fā)酵池、水泵a、水管a、污泥泵和輸泥管，污水入口設(shè)于發(fā)酵池一側(cè)，水管a和水泵設(shè)于發(fā)酵池另一側(cè)，水泵a設(shè)于水管a上，所述污泥泵和輸泥管設(shè)于發(fā)酵池外部，所述污泥泵設(shè)于輸泥管上，所述輸泥管與發(fā)酵池底部相接；

所述psb處理裝置通過水管a與發(fā)酵裝置相接，所述psb處理裝置包括水泵b、水管b、psb處理池、氣泵a、入氣口a、屋頂a、燈管a和光柵a，所述psb處理池包括出氣口、曝氣裝置a、氣管a、出水口a、入水口a和攪拌器，所述出氣口設(shè)于psb處理池頂部，所述曝氣裝置a和氣管a設(shè)于psb處理池底部，并且曝氣裝置a與氣管a相接，入水口a設(shè)于psb處理池一側(cè)，出水口a設(shè)于psb處理池另一側(cè)，攪拌器設(shè)于psb處理池底部；所述屋頂a設(shè)于psb處理池上部，所述燈管a設(shè)于屋頂a的內(nèi)側(cè)，所述光柵a設(shè)于psb處理池頂部，所述水管a通過入水口a與psb處理池的一側(cè)相接，所述水管b通過出水口a與psb處理池的另一側(cè)相接，水泵b設(shè)于水管b上，所述入氣口a和氣泵a設(shè)于psb處理池外部，所述入氣口a通過氣泵a與氣管a相接；

所述好氧裝置通過水管b與psb處理裝置相接，所述好氧裝置包括水泵c、水管c、氣泵b、入氣口b、好氧池、曝氣裝置b和氣管b，所述好氧池與水管b相接，所述入氣口b和氣泵b設(shè)于好氧池一側(cè)，所述曝氣裝置b和氣管b設(shè)于好氧池底部，并且曝氣裝置b與氣管b相接，所述水泵c和水管c設(shè)于好氧池另一側(cè)，所述水泵c設(shè)于水管c上，入氣口b通過氣泵b與氣管b相接；

所述沉淀裝置通過水管c和好氧裝置相接，所述沉淀裝置通過輸泥管與發(fā)酵裝置相接，所述沉淀裝置包括沉淀池、水管d和水泵d，所述沉淀池一側(cè)與水管c相接，另一側(cè)與水管相接，水泵d設(shè)于水管d上，所述沉淀池與輸泥管相接；

所述藻類處理裝置通過水管d與沉淀裝置相接，所述藻類處理裝置包括藻類處理池、屋頂b、燈管b和光柵b，所述藻類處理池包括出水口b、藻類打撈口和入水口b，所述出水口b設(shè)于藻類處理池的一側(cè)，所述入水口b設(shè)于藻類處理池的另一側(cè)，所述藻類打撈口設(shè)于藻類處理池的頂部，所述屋頂b設(shè)于藻類處理池的上部，所述燈管b設(shè)于屋頂b的內(nèi)側(cè)，所述光柵b設(shè)于藻類處理池的頂部；

所述資源化利用裝置包括0.015μm孔徑膜、導(dǎo)線和外部荷載，所述0.015μm孔徑膜通過導(dǎo)線與外部荷載相接，并且所述0.015μm孔徑膜一端與發(fā)酵池相接，另一端與藻類處理池相接。

作為優(yōu)選，所述水泵a、水泵b、水泵c和水泵d為單級雙吸臥式離心泵。

作為優(yōu)選，所述曝氣裝置a和曝氣裝置b為漿式葉輪曝氣裝置。

作為優(yōu)選，所述攪拌器為槳式攪拌器。

作為優(yōu)選，所述屋頂a和屋頂b為透光的玻璃鋼筋結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述發(fā)酵池和沉淀池的體積為50m³，所述psb處理池和藻類處理池的體積為60m³，所述好氧池的體積為80m³。

有益效果：

1)、本發(fā)明通過構(gòu)建污水處理系統(tǒng)，可將發(fā)酵處理、psb技術(shù)、好氧處理、藻類處理方法有機(jī)結(jié)合，有效的降低水中n、p和bod的含量，提高出水水質(zhì)。通過合理的連接各個反應(yīng)池，在不影響反應(yīng)池正常工作的情況下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的循環(huán)利用。好氧池中的活性污泥通過沉淀池的沉淀作用從水中分離出來后回流到發(fā)酵池中進(jìn)行循環(huán)利用，同時活性污泥從水中的去除也有利于藻類處理池中藻類吸收光進(jìn)行生命活動。

2)、本發(fā)明發(fā)酵池的水中氧氣含量極低，氧化還原電位為負(fù)，藻類處理池中氧氣含量高，氧化還原電位為正，通過0.015μm孔徑膜利用它們之間的電位差產(chǎn)生電能，供外部荷載利用。

3)、本發(fā)明psb處理池中的光合細(xì)菌生命活動過程中會產(chǎn)生氫氣和甲烷，在藻類處理池中的藻類生命活動過程中會產(chǎn)生生物柴油，這些物質(zhì)經(jīng)過提取可以作為燃料利用；經(jīng)過大量繁殖產(chǎn)生的藻類也可作為生物質(zhì)資源經(jīng)加工后作為飼料或肥料進(jìn)行利用。

附圖說明

圖1為所述水處理裝置的平面示意圖；

圖2為資源化裝置示意圖；

圖3為psb處理池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為藻類處理池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為h型雙室mfc裝置示意圖。

圖中標(biāo)注符號的含義如下：

1、污水入口；2、發(fā)酵池；3a、水泵a；3b、水泵b；3c、水泵c；3d、水泵d；4a、水管a；4b、水管b；4c、水管c；4d、水管d；5、psb處理池；6、出氣口；7a、氣泵a；7b、氣泵b；8a、入氣口a；8b、入氣口b；9、好氧池；10a、曝氣裝置a；10b、曝氣裝置b；11a、氣管a；11b、氣管b；12、沉淀池；13、污泥泵；14、輸泥管；15、藻類處理池；16a、出水口a；16b、出水口b；17、0.015μm孔徑膜；18、導(dǎo)線；19、外部荷載；20、藻類打撈口；21a、屋頂a；21b、屋頂b；22a、燈管a；22b、燈管b；23a、光柵a；23b、光柵b；24a、入水口a；24b、入水口b；25、攪拌器；26.容器壁；27.陽極接種污泥；28.外接電阻r；29.營養(yǎng)物添加口；30.隔膜；31.導(dǎo)線；32.陽極室；33.陰極室；34.陰極；35.陽極。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種針對高污染水體的處理裝置，參照圖1，所述水處理裝置包括發(fā)酵裝置、psb處理裝置、好氧裝置、沉淀裝置、藻類處理裝置和資源化利用裝置。

所述發(fā)酵裝置包括污水入口1、發(fā)酵池2、水泵a3a、水管a4a、污泥泵13和輸泥管14，污水入口1設(shè)于發(fā)酵池2一側(cè)，水管a4a和水泵a3a設(shè)于發(fā)酵池2另一側(cè)，水泵a3a設(shè)于水管a4a上，所述水泵a3a為單級雙吸臥式離心泵，所述污泥泵13和輸泥管14設(shè)于發(fā)酵池2外部，所述污泥泵13設(shè)于輸泥管14上，所述輸泥管14與發(fā)酵池2底部相接。

所述psb處理裝置通過水管a4a與發(fā)酵裝置相接，所述psb處理裝置包括水泵b3b、水管b4b、psb處理池5、氣泵a7a、入氣口a8a、屋頂a21a、燈管a22a和光柵a23a，所述psb處理池5包括出氣口6、曝氣裝置a10a、氣管a11a、出水口a16a、入水口a24a和攪拌器25，所述出氣口6設(shè)于psb處理池5頂部，所述曝氣裝置a10a和氣管a11a設(shè)于psb處理池5底部，并且曝氣裝置a10a與氣管a11a相接，所述曝氣裝置a10a為漿式葉輪曝氣裝置，入水口a24a設(shè)于psb處理池5一側(cè)，出水口a16a設(shè)于psb處理池5另一側(cè)，攪拌器25設(shè)于psb處理池5底部，所述攪拌器25為槳式攪拌器。所述屋頂a21a設(shè)于psb處理池5上部，所述屋頂a21a為透光的玻璃鋼筋結(jié)構(gòu)，所述燈管a22a設(shè)于屋頂a21a的內(nèi)側(cè)，所述光柵a23a設(shè)于psb處理池5頂部，所述水管a4a通過入水口a24a與psb處理池5的一側(cè)相接，所述水管b4b通過出水口a16a與psb處理池5的另一側(cè)相接，水泵b3b設(shè)于水管b4b上，所述水泵b3b為單級雙吸臥式離心泵，所述入氣口a8a和氣泵a7a設(shè)于psb處理池5外部，所述入氣口a8a通過氣泵a7a與氣管a11a相接。

所述好氧裝置通過水管b4b與psb處理裝置相接，所述好氧裝置包括水泵c3c、水管c4c、氣泵b7b、入氣口b8b、好氧池9、曝氣裝置b10b和氣管b11b，所述好氧池9與水管b4b相接，所述入氣口b8b和氣泵b7b設(shè)于好氧池9一側(cè)，所述曝氣裝置b10b和氣管b11b設(shè)于好氧池9底部，并且曝氣裝置b10b與氣管b11b相接，所述曝氣裝置b10b為漿式葉輪曝氣裝置，所述水泵c3c和水管c4c設(shè)于好氧池9另一側(cè)，所述水泵c3c設(shè)于水管c4c上，所述水泵c3c為單級雙吸臥式離心泵。入氣口b8b通過氣泵b7b與氣管b11b相接。

所述沉淀裝置通過水管c4c和好氧裝置相接，所述沉淀裝置通過輸泥管14與發(fā)酵裝置相接，所述沉淀裝置包括沉淀池12、水管d4d和水泵d3d，所述沉淀池12一側(cè)與水管c4c相接，另一側(cè)與水管d4d相接，水泵d3d設(shè)于水管d4d上，所述水泵d3d為單級雙吸臥式離心泵，所述沉淀池12與輸泥管14相接。

所述藻類處理裝置通過水管d4d與沉淀裝置相接，所述藻類處理裝置包括藻類處理池15、屋頂b21b、燈管b22b和光柵b23b，所述藻類處理池15包括出水口b16b、藻類打撈口20和入水口b24b，所述出水口b16b設(shè)于藻類處理池15的一側(cè)，所述入水口b24b設(shè)于藻類處理池15的另一側(cè)，所述藻類打撈口20設(shè)于藻類處理池15的頂部，所述屋頂b21b設(shè)于藻類處理池15的上部，所述屋頂b21b為透光的玻璃鋼筋結(jié)構(gòu)，所述燈管b22b設(shè)于屋頂b21b的內(nèi)側(cè)，所述光柵b23b設(shè)于藻類處理池15的頂部。

所述資源化利用裝置包括0.015μm孔徑膜17、導(dǎo)線18和外部荷載19，所述0.015μm孔徑膜17通過導(dǎo)線18與外部荷載19相接，并且所述0.015μm孔徑膜17一端與發(fā)酵池2相接，另一端與藻類處理池15相接。

其中，發(fā)酵池2和沉淀池12的體積為50m³，所述psb處理池5和藻類處理池15的體積為60m³，所述好氧池9的體積為80m³。

所述裝置在污水處理中的應(yīng)用步驟為：

(1)原高污染廢水通過污水入口1進(jìn)入發(fā)酵池2中，在發(fā)酵池2中大分子污染物被分解成小分子污染物。

(2)經(jīng)過發(fā)酵池2處理后的污水通過水管a4a經(jīng)水泵a3a進(jìn)入psb處理池5中；太陽光透過屋頂a21a經(jīng)光柵a23a散射后進(jìn)入psb處理池5中供其中的光合細(xì)菌吸收利用，當(dāng)光照不足或夜晚時，可打開燈管a22a，以保證光合細(xì)菌進(jìn)行正常的生命活動；通過氣泵a7a泵入大量二氧化碳，經(jīng)曝氣裝置a10a處理后進(jìn)入水中，成為光合細(xì)菌的碳源，供其利用合成自身物質(zhì)；psb處理池5中的光合細(xì)菌可吸收去除大量的n、p；打開攪拌器25，使水中光合細(xì)菌和養(yǎng)分的分布均勻，提高凈化速率，psb處理池5中的光合細(xì)菌生命活動過程中會產(chǎn)生氫氣和甲烷，通過出氣口6進(jìn)行收集。

(3)經(jīng)過psb處理池5處理后的污水通過水管b4b經(jīng)水泵b3b進(jìn)入好氧池9中，好氧池中的活性污泥可去除水中大部分的bod以及一部分的n、p；通過氣泵b7b泵入大量氧氣，經(jīng)曝氣裝置b10b進(jìn)入水中。

(4)好氧池9中的水經(jīng)沉淀池12的沉淀作用后，上層的液體進(jìn)入藻類處理池15中，下層的活性污泥通過輸泥管14經(jīng)污泥泵13進(jìn)入發(fā)酵池2。

(5)經(jīng)過沉淀池12處理的污水進(jìn)入藻類處理池15后，太陽光透過屋頂b21b經(jīng)光柵b23b散射后進(jìn)入藻類處理池15中供其中的藻類吸收利用；光照不足或夜晚時，可打開燈管b22b，保證藻類正常的生命活動；藻類處理池15中的藻類對水進(jìn)行深度凈化，去除其中剩余的n、p；處理后的水從出水口b16b排出，藻類處理池15中的藻類生命活動過程中會產(chǎn)生生物柴油，從藻類中進(jìn)行提取，這些物質(zhì)可以作為燃料利用，經(jīng)過大量繁殖產(chǎn)生的藻類也可從藻類打撈口20打撈，作為生物質(zhì)資源經(jīng)加工后作為飼料或肥料進(jìn)行利用。

(6)由于發(fā)酵池2中氧氣含量極低，水中氧化還原電位為負(fù)，而藻類處理池15中氧氣含量高，氧化還原電位為正，通過0.015μm孔徑膜17利用它們之間的電位差產(chǎn)生電能，供外部荷載19利用。

經(jīng)過發(fā)酵處理，psb處理，好氧處理，藻類處理這四種方法處理后，水中bod和n、p含量極低，出水水質(zhì)好。

測試微生物燃料電池(mfc，microbialfuelcells)中隔膜及底物對其性能的影響，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：h型雙室mfc裝置示意圖參照圖5，分別采用0.45μm孔徑膜，0.22μm孔徑膜，0.015μm孔徑膜和質(zhì)子交換膜(protonexchangemembrane，pem)四種類型的膜作為陰陽兩極室的間隔，直徑均為3cm。每種膜采用兩組對照，使用兩個循環(huán)周期，選取其中三組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對陰極室電解液ph與電壓進(jìn)行同步測量，并在一個周期結(jié)束時，對兩極室的電解液最終的ph進(jìn)行檢測，得出兩極室電解液ph的差值。

采用訓(xùn)化3個月的污泥作為mfc的陽極底物，本組試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采集自裝置運(yùn)行后的第一周期和第二個周期(第一周期：mfc運(yùn)行穩(wěn)定后第一次更換緩沖液重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；第二周期：第一周期后，mfc經(jīng)過一個月的穩(wěn)定運(yùn)行至更換緩沖液前。以更換電解液為界)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果參照表1，可以得出以下結(jié)論：mfc技術(shù)在本專利中的應(yīng)用具有可行性，并且使用0.015μm孔徑膜替代傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜可以在一定程度上防止氧從陰極向陽極擴(kuò)散，在內(nèi)阻和輸出功率方面都有著較好表現(xiàn)，并且在一定程度上利用了兩極室的緩沖液，使陽極區(qū)微生物能夠在較長時間內(nèi)處在中性環(huán)境，保證其對有機(jī)物的降解效率及產(chǎn)電效率。

表1四種mfcs性能比較

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。