一種光合生物介導(dǎo)的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光合生物介導(dǎo)的廢水綜合生態(tài)處 理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的大幅提高，產(chǎn)生了越來越多的生活 與工農(nóng)業(yè)廢水。傳統(tǒng)的以活性廢泥為主的廢水處理工藝主要是通過曝氣以及厭氧與好氧交 替運(yùn)行，將廢水中的有機(jī)碳和氨氮變?yōu)槎趸己偷獨(dú)馀欧诺酱髿庵校瑳]有實(shí)現(xiàn)能源或者 資源的循環(huán)轉(zhuǎn)化。隨著化石能源的耗竭以及大氣溫室效應(yīng)的日益顯著，尋找更為節(jié)能和環(huán) 境友好的廢水處理工藝變得更為重要和迫切。怎樣將傳統(tǒng)廢水處理由高能耗轉(zhuǎn)為低能耗甚 至產(chǎn)能的工藝成為未來廢水處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
[0003] 利用光合生物如藻類為主體取代傳統(tǒng)廢水處理中以活性污泥為主體的廢水處理 工藝的研究，早在20世紀(jì)50年代就有人報(bào)道。光合微藻是一種能進(jìn)行光合作用的微生物或 植物。它可以利用廢水中的氮、磷等營養(yǎng)物，緩解水體的富營養(yǎng)化，并能吸收利用空氣中大 量的C0 2,降低大氣的溫室效應(yīng)。光合微藻還具有吸收廢水中重金屬的能力，且具有高效、低 耗、環(huán)保等特點(diǎn)。此外，光合生物的蛋白質(zhì)含量高，收獲后可用作動(dòng)物飼料、餌料。某些光合 生物油脂含量高，通過收集加工可提煉成生物油供汽車、火車作為動(dòng)力燃料，進(jìn)一步加工還 可作為航空燃料，供飛機(jī)使用。所以利用光合生物處理廢水是一項(xiàng)可有效回收廢水能量和 各種營養(yǎng)組分的資源化技術(shù)，并能克服傳統(tǒng)廢水處理方法易引起的二次廢染、潛在營養(yǎng)物 質(zhì)丟失、資源不能完全利用等弊端，同時(shí)能夠有效且低成本地去除造成水體富營養(yǎng)化的氮、 磷等營養(yǎng)物質(zhì)，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 關(guān)于利用微藻介導(dǎo)廢水綜合生態(tài)處理方法和系統(tǒng)，目前公開的文獻(xiàn)和專利很少， 例如公開號(hào)CN101549932A只涉及利用廢水廢渣廢液培養(yǎng)微藻煉油，廢水處理效率低，仍無 法解決高C0D、高氨氮、高色值、大流量的廢水處理需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種能夠低成本且環(huán)境友好地 處理各種市政廢水和工農(nóng)業(yè)廢水的光合生物介導(dǎo)的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)。同時(shí)，本發(fā)明 還提供了相應(yīng)的使用本發(fā)明的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)進(jìn)行低成本且環(huán)境友好的處理市政 廢水和工農(nóng)業(yè)廢水的方法。
[0006] 本發(fā)明首先提供了一種光合生物介導(dǎo)的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)，包括以下設(shè)備： 用于培養(yǎng)微藻種子的微藻種子培養(yǎng)池；用于馴化培養(yǎng)廢水環(huán)境下微藻耐受性的馴養(yǎng)池；用 于制備真菌菌絲的菌絲制備罐;將馴養(yǎng)池排出的含有馴化后微藻的馴養(yǎng)液和待處理廢水混 合進(jìn)行混合培養(yǎng)的混合培養(yǎng)池；用于對(duì)混合培養(yǎng)池的混養(yǎng)液進(jìn)行固液分離的第一沉淀過濾 池，所述第一沉淀過濾池中先加入菌絲制備罐所制得菌絲進(jìn)行培養(yǎng)，再進(jìn)行固液分離;用于 對(duì)第一沉淀過濾池分離出的濾液進(jìn)行添加活性污泥自養(yǎng)培養(yǎng)的自養(yǎng)培養(yǎng)池;用于對(duì)自養(yǎng)培 養(yǎng)池的自養(yǎng)液進(jìn)行固液分離的第二沉淀過濾池，所述第二沉淀過濾池中先加入菌絲制備罐 所制得菌絲進(jìn)行培養(yǎng)，再進(jìn)行固液分離；用于對(duì)第一沉淀過濾池和第二沉淀過濾池分離出 的沉淀進(jìn)行進(jìn)一步脫水的擠壓脫水裝置;用于對(duì)擠壓脫水裝置處理后的沉淀進(jìn)行干燥的干 燥裝置；以及用于對(duì)干燥裝置干燥后的沉淀進(jìn)行裂解制生物油的裂解裝置。優(yōu)選的，裂解裝 置為微波裂解裝置。
[0007] 本發(fā)明提供的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)中，微藻能利用廢水中有機(jī)碳和無機(jī)碳及外 源C02為碳源進(jìn)行培養(yǎng)以凈化廢水，同時(shí)，光合生物的微藻、真菌菌絲以及活性污泥中菌群 三者共同作用，達(dá)到協(xié)同處理廢水的效果，廢水處理效率高、效果優(yōu)異、成本低廉。同時(shí)，沉 淀過濾池獲得沉淀經(jīng)裂解處理制得生物油，裂解殘?jiān)€可以用作有機(jī)肥料，進(jìn)一步提升了 本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的產(chǎn)出附加值，提高廢水的資源化、能源化利用率。馴化池馴化培養(yǎng) 時(shí)間一般為幾個(gè)星期到幾個(gè)月。馴化培養(yǎng)能夠增強(qiáng)微藻對(duì)特定廢水的耐受性，增強(qiáng)其生長 凈化能力，為下步驟混合培養(yǎng)池中的混合培養(yǎng)作鋪墊。
[0008] 作為優(yōu)選，本發(fā)明的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)還包括對(duì)廢水進(jìn)行去除固體顆粒雜質(zhì) 的廢水預(yù)處理池。進(jìn)一步的，所述廢水預(yù)處理池內(nèi)依次設(shè)有攔截不同固體顆粒雜質(zhì)大小的 柵格過濾裝置、石濾裝置和砂濾裝置。
[0009] 作為優(yōu)選，所述微藻種子培養(yǎng)池主要由促進(jìn)微藻光合作用生長的光源以及培養(yǎng)桶 組成，所述培養(yǎng)桶的底部設(shè)有電磁攪拌裝置，所述光源為植物生長熒光燈和/或LED燈，所述 光源電連接有為其提供能源的光伏發(fā)電板。進(jìn)一步優(yōu)選，所述馴養(yǎng)池與所述微藻種子培養(yǎng) 池結(jié)構(gòu)相同。電磁攪拌裝置的設(shè)置，防止微藻在體系內(nèi)局部富集沉淀，使得微藻在均勻分布 在體系內(nèi)，進(jìn)而起到提升微藻生長效率和廢水凈化效果的作用。
[0010] 作為優(yōu)選，所述混合培養(yǎng)池主要由培養(yǎng)反應(yīng)器和水栗組成，所述培養(yǎng)反應(yīng)器由多 個(gè)長度不同的培養(yǎng)槽構(gòu)成，多個(gè)培養(yǎng)槽自上而下根據(jù)其長度由短到長呈階梯狀依次排列， 并且相鄰的培養(yǎng)槽的右端均相互連通，所述培養(yǎng)反應(yīng)器的頂端與所述水栗的出水口連通， 所述培養(yǎng)反應(yīng)器底端設(shè)有可啟閉的出液口。進(jìn)一步優(yōu)選，所述培養(yǎng)反應(yīng)器由12個(gè)培養(yǎng)槽構(gòu) 成，任意相鄰的兩個(gè)培養(yǎng)槽之間的間距均為30cm，所有培養(yǎng)槽的寬度均為80cm?；祓B(yǎng)培養(yǎng)池 由階梯型的微藻開放培養(yǎng)反應(yīng)器組成，培養(yǎng)反應(yīng)器頂層有水栗送入，然后利用水自身重力 由高向下流，達(dá)到循環(huán)培養(yǎng)的目的，大幅降低能耗。同時(shí)，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的混合培養(yǎng)池與外 界接觸面積大、內(nèi)部微藻采光角度多、外部光照利用率高，進(jìn)而降低光照需求，從而了降低 成本。
[0011] 作為優(yōu)選，所述第一沉淀過濾池和第二沉淀過濾池為同一個(gè)沉淀過濾池。
[0012] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了使用前述本發(fā)明的廢水綜合生態(tài)處理系統(tǒng)處理廢水的方 法，包括以下步驟：
[0013] S1準(zhǔn)備工作:使用微藻種子培養(yǎng)池培養(yǎng)微藻種子待用，使用菌絲制備罐制備真菌 菌絲待用；
[0014] S2廢水預(yù)處理:將廢水通入廢水預(yù)處理池，除去固體顆粒雜質(zhì)，得到預(yù)處理廢水； [0015] S3微藻馴養(yǎng):將預(yù)處理廢水部分通入馴養(yǎng)池，并在馴養(yǎng)池內(nèi)接種S1中培養(yǎng)的微藻 種子，馴化培養(yǎng)微藻種子在廢水環(huán)境中的耐受性，馴養(yǎng)結(jié)束得到含有微藻的馴養(yǎng)液;將剩余 的預(yù)處理廢水全部通入混合培養(yǎng)池；
[00?6] S4混合培養(yǎng):將馴養(yǎng)液通入混合培養(yǎng)池進(jìn)行混合培養(yǎng)，混合培養(yǎng)結(jié)束得到混養(yǎng)液；
[0017] S5-次沉淀:將混養(yǎng)液通入第一沉淀過濾池，并向第一沉淀過濾池內(nèi)加入S1中制 備的真菌菌絲，攪拌培養(yǎng)后進(jìn)行固液分離，得到一次沉淀和一次濾液；
[0018] S6自養(yǎng)培養(yǎng):將一次濾液通入自養(yǎng)培養(yǎng)池，并向自養(yǎng)培養(yǎng)池中加入活性污泥進(jìn)行 自養(yǎng)培養(yǎng)，自養(yǎng)培養(yǎng)結(jié)束后得到自養(yǎng)液；
[0019] S7二次沉淀:將自養(yǎng)液通入第二沉淀過濾池，并向第二沉淀過濾池內(nèi)加入S1中制 備的真菌菌絲，攪拌培養(yǎng)后進(jìn)行固液分離，得到二次沉淀和二次濾液，二次濾液檢測達(dá)標(biāo)后 即為綜合生態(tài)處理廢水；
[0020] S8沉淀再利用：將S5所得一次沉淀和S7所得二次沉淀依次分別進(jìn)行以下處理:擠 壓脫水裝置擠壓脫水、干燥裝置干燥、裂解裝置制備生物油。
[0021 ]對(duì)本發(fā)明提供的廢水處理方法的技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，若S7中二次濾液檢測不 達(dá)標(biāo)，將二次濾液通