一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器。


背景技术：

2.目前，我国面临着十分严峻的水污染环境问题，传统的水污染处理方法主要采用物理及化学方法净化水体，随着我国水处理标准的提高以及能源短缺与传统处理技术落后矛盾亟待解决，开发应用新型的废水、污水的显得尤为重要。
3.传统的水污染生物处理方法主要有活性污泥法、生物接触氧化法、氧化沟工艺、a/o工艺、sbr工艺、mbr工艺等，这些传统的处理方法存在的主要问题有：1、传统的污水处理厂既是污染物去除的重要设施，也是能耗大户和碳排放大户，预计到2030年中国整个污水处理行业的温室气体将达到全国温室气体排放量的2.95％；2、传统污水处理技术工艺流程长，占地面积较大，建设费用高，电耗较高；3、脱氮反应时间长，菌群增殖速度缓慢，易受到低温环境影响，脱氮效率下降；4、工艺较为复杂，运行过程中需要其他步骤，增加运行费用成本，且存在二次污染；因此污水处理行业和技术需要转变方向，技术创新，实现低碳甚至零碳污水处理已经迫在眉睫。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器，包括反应器本体，反应器本体内通过设置生物填料格栅板隔出呈上下设置的第一反应层和第二反应层，第一反应层设于第二反应层上方，第一反应层内通过填入有第一生物填料形成微藻类群落，第二反应层内通过填入有第二生物填料形成高效菌群。
6.优选的，所述反应器本体的其中一侧侧壁上接有与第一反应层连通的进水管，另一侧侧壁上接有与第二反应层连通的排水循环组件，第二反应层内还设有曝气泵，曝气泵的混合端上接有曝气管，曝气泵的进气端上接有自反应器本体一侧侧壁向外穿出的进气管。
7.优选的，所述进水管上接有液体流量计。
8.优选的，所述排水循环组件包括出水管、收集池、连接管、循环泵和回流管，出水管的其中一端接于反应器本体的侧壁上并与第二反应层呈连通设置，另一端呈分叉状设置，收集池接于出水管呈分叉状设置的端部的其中一个分叉端上，连接管的其中一端接于出水管呈分叉状设置的端部的另一个分叉端上，循环泵的进水端接于连接管的另一端上，回流管其中一端接于循环泵的出水端上，另一端接于反应器本体的侧壁上并与第二反应层呈连通设置。
9.优选的，所述出水管与收集池连接的分叉端上还接有膜分离器。
10.优选的，所述回流管上接有加热器和加药器。
11.优选的，所述回流管上还接有带温度信号的在线ph计。
12.优选的，所述第一生物填料为管径为50～80mm、体积为8～125cm3的pe斜管生物填料。
13.优选的，所述第二生物填料为蜂窝状结构的聚氨酯生物填料，其中，第二生物填料中微生物的总容量为15～30％，填料密度为20～69kg/m3，孔隙率为30～90％，内部填充物为0.1～60目的活性炭、硅藻土、火山岩和沸石。
14.优选的，所述生物填料格栅板采用pp、upvc或玻璃钢材料制成。
15.较之现有技术，本发明的优点在于：
16.1、本发明通过在反应器本体内设置生物填料格栅板以此隔出第一反应层和第二反应层，并通过向第一反应层填入第一生物填料令第一反应层内形成微藻类群落，通过向第二反应层内填入第二生物填料令第二反应层内形成高效菌群，以此使得该反应器具备有菌藻共生系统，通过第一反应层和第二反应层内富集的不同种群微生物分工合作，令该反应器不仅能够克服传统污水处理方法易引起的二次污染、潜在营养物质丢失、资源不能完全利用、二氧化碳和氮氧化物无组织排放等弊端，还能够有效且低成本地去除水体中的微量氮磷营养物质，经济高效、简便可行、碳减排效果好。
17.2、本发明通过第二反应层内设置曝气泵、曝气管，曝气泵开始工作时，能够通过曝气管对第二反应层进行曝气，进入第二反应层内的空气在重力作用下会向上移动，从而令反应器本体内形成上部好氧，下部缺氧的状态，以此令反应器本体内具备良好的短程硝化与反硝化条件，具有高效的污水脱氮效率。
18.3、本发明通过设置排水循环组件，由反应器本体净化完成的液体能够从出水管排出到反应器本体外部，且该液体内的清水能够自膜分离器流出至收集池内进行收集，该液体内的其它液体成分会在循环泵的作用下经过连接管和回流管回流至反应器本体内，进行循环利用，节约资源。
19.4、本发明通过设置加热器、加药器和带温度信号的在线ph计，以此能够精确的控制反应器本体内部的温度和ph值，保证反应器本体内微生物生长环境的稳定。
附图说明
20.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所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为a
‑
a剖视图。
23.附图标记：1、反应器本体；11、第一反应层；12、第二反应层；13、第一生物填料；14、第二生物填料；2、生物填料格栅板；3、进水管；4、排水循环组件；41、出水管；42、收集池；43、连接管；44、循环泵；45、回流管；46、膜分离器；47、加热器；48、加药器；49、在线ph计；5、曝气泵；6、曝气管；7、进气管；8、液体流量计。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.参照图1和图2，本发明提供一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器，包括反应器本体1，反应器本体1内通过设置生物填料格栅板2隔出呈上下设置的第一反应层11和第二反应层12，生物填料格栅板2采用pp、upvc或玻璃钢材料制成，具备有足够的耐腐蚀和抗压性，以此保证其不易发生损坏；生物填料格栅板2的设置能够将对第一反应层11和第二反应层12内的生物填料进行固定，防止生物填料的丢失；第一反应层11设于第二反应层12上方，第一反应层11内通过填入有第一生物填料13形成微藻类群落，第二反应层12内通过填入有第二生物填料14形成高效菌群，第一生物填料13为管径为50～80mm、体积为8～125cm3的pe斜管生物填料，生物填料为微藻类，第二生物填料14为蜂窝状结构的聚氨酯生物填料，生物填料为好氧菌，其中，第二生物填料14中微生物的总容量为15～30％，填料密度为20～69kg/m3，孔隙率为30～90％，内部填充物为0.1～60目的活性炭、硅藻土、火山岩和沸石；
26.第一生物填料13和第二生物填料14的设置令第一反应层11具备有良好的固液分离效果，能够将污水中的固态垃圾进行很好的过滤截留，令第二反应层12内形成高效碳化、硝化、反硝化的固定化微生物区，能够有效的去除污水中含有的有机碳、氮磷等有机物；第一生物填料13和第二生物填料14的设置令反应器本体1内形成藻菌共生系统，即利用微藻类和细菌两类生物在生理功能上以协同作用来净化污水的一种生态系统，第一反应层11中的微藻类群落能够通过光合作用产生o2，产生的o2能够供给第二反应层12中的高效菌层进行呼吸作用，第二反应层12中的高效菌层能够通过呼吸作用将污水中含有的含碳有机物降解为co2和水，释放的co2可以被第一反应层11中的微藻类群落利用进行光合作用，实现能源的循环利用；同时，第一生物填料13和第二生物填料14均可采用现有技术中的固定化微生物技术制得，以此提高单位面积的生物量，保证优势菌种不易流失，从而具备有良好的污水处理效果。
27.反应器本体1的其中一侧侧壁上接有与第一反应层11连通的进水管3，进水管3上接有液体流量计8，反应器本体1的另一侧侧壁上接有与第二反应层12连通的排水循环组件4，排水循环组件4包括出水管41、收集池42、连接管43、循环泵44和回流管45，出水管41的其中一端接于反应器本体1的侧壁上并与第二反应层12呈连通设置，出水管41的另一端呈分叉状设置，收集池42接于出水管41呈分叉状设置的端部的其中一个分叉端上，出水管41与收集池42连接的分叉端上还接有膜分离器46，连接管43的其中一端接于出水管41呈分叉状设置的端部的另一个分叉端上，循环泵44的进水端接于连接管43的另一端上，回流管45其中一端接于循环泵44的出水端上，另一端接于反应器本体1的侧壁上并与第二反应层12呈连通设置，回流管45上还接有加热器47、加药器48和带温度信号的在线ph计49，第二反应层12内还设有曝气泵5，曝气泵5的混合端上接有曝气管6，曝气泵5的进气端上接有自反应器本体1一侧侧壁向外穿出的进气管7；
28.进水管3的设置用于外界通过进水管3向反应器本体1内加入需要处理的污水，液
体流量计8用于检测进水管3内液体的流量，以此方便使用者控制进入反应器本体1的进水量，排水循环组件4的设置使得由反应器本体1净化完成的液体能够从出水管41排出到反应器本体1外部，且该液体内的清水能够自膜分离器46流出至收集池42内进行收集，该液体内的其它液体成分会在循环泵44的作用下经过连接管43和回流管45回流至反应器本体1内，进行循环利用，节约资源，曝气泵5和曝气管6的设置能够对第二反应层12进行曝气，进入第二反应层12内的空气在重力作用下会向上移动，从而令反应器本体1内形成上部好氧，下部缺氧的状态，以此令反应器本体1内具备良好的短程硝化与反硝化条件，曝气泵5的水泵流量选择为10～20m3/h，水泵扬程不低于10m，最大潜入深度不低于2m，服务面积不低于2.25m3，充氧量不低于1kg/h，进气量为10－40m3/h，进气管7的设置用于为曝气泵5提供曝气所需气体。
29.实施例：请参照图1和图2，本实施例提供一种碳中和的污水处理用太阳能聚热反应器的实施方法，先将该反应器置于阳光板大棚中聚光聚热，提高反应器本体1的光照强度和反应器本体1内污水的温度，反应器本体1可采用钢防腐材料、不锈钢材料、利浦罐复合钢板或搪瓷材料制成，以此能够更好的吸收温度；之后将高氨氮工业污水或者垃圾渗滤液自进水管3注入反应器本体1内，反应器本体1内形成的菌藻共生系统协同对进入的污水进行净化，第一反应层11对污水中的固体垃圾进行过滤，第二反应层12将污水中的含碳有机物降解为co2和水，将含氮有机物进行氨化，继而进行硝化，生成氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐，将含磷有机物最后降解为正磷酸盐，由氧化降解产生的能量为第二反应层12中的细菌的代谢活动提供能量，细菌降解有机质产生的co2又成为第一反应层11中微藻类的主要碳源，促进微藻类的光合作用；在微藻类新陈代谢的过程中，能将细菌代谢中产生的物质吸收转化为微藻类的细胞物质，藻类光合作用释放出的氧，增加了水中的溶解氧，促进好氧菌的代谢活动；经过菌藻共生系统协同净化后的污水自排水管流出至反应器本体1外，污水中的清水经过膜分离器46进入收集池42内进行收集，污水中如浓藻液等剩余成分无法通过膜分离器46，在循环泵44的作用下，经连接管43和回流管45循环回流至反应器本体1内进行循环利用；通过控制曝气泵5开始工作，曝气泵5通过曝气管6对第二反应层12内部进行供氧，进入第二反应层12内的空气在重力作用下会向上移动，从而令反应器本体1内形成上部好氧，下部缺氧的状态，以此提高第二反应层12内的菌群活性，令第二反应层12内能够形成缺氧区以供反硝化；通过设置的带温度信号的在线ph计49，能够对反应器本体1内的水温和ph值进行实时监控，在需要对反应器本体1内的水温和ph值进行调整时，可通过使用加热器47对连接管43进行加热，通过使用加药器48向连接管43内加入相应药剂，以此对流过连接管43的液体进行加热和调节ph值，经加药器48和加热器47调节后的液体自回流管45回流至反应器本体1内，从而对反应器本体1内的水温和ph值带来调整；该反应器在进行使用时，反应器本体1内部控制条件为水温为15～30℃，ph值为7～8。
30.以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。