一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置及方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置及方法。

背景技术：

稀土是在全球具有战略性意义的金属元素，中国是稀土大国，中国的稀土储量占全球的36％，产量占世界的97％。稀土行业每年产生的废水量高达2000多万吨，其中氨氮的含量约为300～5000mg/l，是一种产量大、成分单一、氨氮含量高、不易处理的废水。

目前应用较广的处理高氨氮的稀土矿废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。因高氨氮稀土矿废水使用物理法运行费用较高，维护过程复杂；使用化学法副产物会造成二次污染，反应过程不易控制等，故在处理高氨氮的稀土矿废水中，多使用生物法。生物法中使用微藻处理高氨氮是一种最优的方法，这种方法简便易行，会大大降低投资成本。现有的利用微藻处理稀土矿废水的装置存在处理效率低的缺点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置及方法。本发明提供的装置采用半球设计，结合曝气的方式使絮凝微藻和二氧化碳充分接触，从而提高絮凝微藻处理稀土矿废水的效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置，包括支撑底盘以及设置于支撑底盘上的本体，所述本体由上到下包括依次可拆卸连的小半球、连接颈和大半球，所述小半球和大半球的壳体的材质为透明亚克力板；

所述大半球呈倒杯状扣于支撑底盘上，所述大半球的侧壁上连通有进水曝气一体孔，所述大半球的顶部与连接颈的底部相通，所述大半球与连接颈的接触面设有第一格栅；

所述连接颈的外壁上设有色度传感器；

所述小半球呈正杯状放置，所述小半球的底部与所述连接颈的顶部连通，所述连接颈与小半球的接触面设有第二格栅；所述小半球的侧壁上连通有出水口。

优选地，所述小半球的直径为300～500mm，所述大半球的直径为500～700mm。

优选地，所述大半球与连接颈的接触面的面积、小半球与连接颈的接触面的面积独立地为153～200cm²。

优选地，所述小半球的顶部设有开口，所述开口处以透光薄板密封，所述透光薄板的材质为聚氯乙烯。

优选地，所述透光薄板的面积为706～1962cm²。

优选地，所述进水曝气一体孔处还设有第一控制阀。

优选地，所述第一格栅的孔径为2～6cm²，所述第二格栅的孔径为1～3cm²，所述第一格栅的孔径大于第二格栅的孔径。

优选地，所述出水口处还设有第二控制阀和溢流堰。

本发明还提供了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的方法，利用上述技术方案所述的装置进行，包括以下步骤：

向所述大半球中加入絮凝微藻；

关闭所述出水口，打开所述进水曝气一体孔的进水开关，稀土矿废水依次进入大半球、连接颈和小半球，当水位达到所述小半球体积的大于三分之二小于四分之三位置时，关闭所述进水开关；

打开所述进水曝气一体孔的曝气开关，设置曝气量，进行曝气，曝气过程中利用色度感应器进行色度检测，当水质呈无色状态后，停止曝气，打开所述出水口。

优选地，所述稀土矿废水的ph值为3～4，氨氮含量为80～120mg/l，硝态氮含量为40～50mg/l。

本发明提供了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置，包括支撑底盘以及设置于支撑底盘上的本体，所述本体由上到下包括依次可拆卸连的小半球、连接颈和大半球，所述小半球和大半球的壳体的材质为透明亚克力板；所述大半球呈倒杯状扣于支撑底盘上，所述大半球的侧壁上连通有进水曝气一体孔，所述大半球的顶部与连接颈的底部相通，所述大半球与连接颈的接触面设有第一格栅；所述连接颈的外壁上设有色度传感器；所述小半球呈正杯状放置，所述小半球的底部与所述连接颈的顶部连通，所述连接颈与小半球的接触面设有第二格栅；所述小半球的侧壁上连通有出水口。在本发明中，絮凝微藻处理后的稀土矿废水经沉淀后通过色度传感器的感应，自行启动出水口的排水开关便可实现絮凝微藻与处理后水分离，达到节约时间的效果；采用整体透光半球设计，增加了光源的利用程度，缩小占地面积的同时增加了污水的处理体积，并通过曝气的方式使微藻和二氧化碳充分接触，从而加速微藻对水中富营养物质的去除，提高微藻处理废水的效率。

本发明仅需要曝气，通过色度传感器的感应，启动出水口开关便可实现絮凝微藻与净化后水分离，节约时间的同时，该装置对设备各部件的强度几乎没要求，制作成本低廉；

本发明的壳体采用透明亚克力板，具有良好的采光性，增加了光源的利用程度，有利于提高絮凝微藻对稀土矿废水的处理效率，采用半球设计，缩小占地面积的同时增加了稀土矿废水的处理体积，并通过曝气的方式使絮凝微藻和二氧化碳充分接触，从而加速絮凝微藻对稀土矿废水中富营养物质的去除，提高絮凝微藻处理稀土矿废水的效率；

本发明通过第一格栅、第二格栅的阻挡作用，色度传感器的检测作用以及溢流堰防止溢流的作用，可以大大控制出水时絮凝微藻的流失，大大确保了水质；

本发明的部件呈模块化，整个设备易组装、易维护，可以根据实际情况进行调整以节约采购成本，根据实际情况进行调整以保证稀土矿废水的处理效率，减少絮凝微藻的流失率。

附图说明

图1为本发明絮凝微藻处理稀土矿废水的装置的主视图；

图2为本发明絮凝微藻处理稀土矿废水的装置的俯视图；

图3为溢流堰的主视图；

图4为格栅的结构图，其中a为第二格栅的结构图，b为第一格栅的结构图；

图5为第一控制阀和第二控制阀的外观示意图；

图1～2中，1-大半球，2-连接颈，3-溢流堰，4-出水口，5-透光薄板，6-小半球，7-第二格栅，8-进水曝气一体孔，9-第一控制阀，10-支撑底盘，11-控制系统，12-色度传感器，13-第一格栅，14-第二控制阀。

具体实施方式

本发明提供了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置，图1为本发明絮凝微藻处理稀土矿废水的装置的主视图。图2为本发明絮凝微藻处理稀土矿废水的装置的俯视图，图1～2中，1-大半球，2-连接颈，3-溢流堰，4-出水口，5-透光薄板，6-小半球，7-第二格栅，8-进水曝气一体孔，9-第一控制阀，10-支撑底盘，11-控制系统，12-色度传感器，13-第一格栅，14-第二控制阀，下面结合图对本发明提供的一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置进行介绍。

本发明提供的所述装置包括支撑底盘10以及设置于支撑底盘上的本体，所述本体由上到下包括依次可拆卸连的小半球6、连接颈2和大半球1，所述小半球6和大半球1的壳体的材质为透明亚克力板；

所述大半球1呈倒杯状扣于支撑底盘10上，所述大半球1的侧壁上连通有进水曝气一体孔8，所述大半球1的顶部与连接颈2的底部相通，所述大半球1与连接颈2的接触面设有第一格栅13；

所述连接颈2的外壁上设有色度传感器12；所述小半球6呈正杯状放置，所述小半球6的底部与所述连接颈2的顶部连通，所述连接颈2与小半球的接触面设有第二格栅7；所述小半球6的侧壁上连通有出水口4。

在本发明中，所述可拆卸连接的方式优选为螺纹旋接、螺钉连接或线圈导线连接。

在本发明中，所述支撑底盘起到支撑反应器的作用。在本发明中，所述支撑底盘和大半球之间通过螺纹和橡胶垫片连接，是旋拧在大半球的下方开口处的。

在本发明中，所述大半球1的直径优选为500～700mm。

在本发明的一个实施例中，所述进水曝气一体孔8处优选还设有第一控制阀9，所述第一控制阀9能够防止处理过程中水的流出。

在本发明中，所述大半球1与连接颈2的接触面的面积、小半球6与连接颈2的接触面的面积独立地优选为153～200cm²。

在本发明中，所述连接颈2优选为圆柱形。

在本发明中，所述色度传感器12用来监测曝气过程中絮凝微藻的沉降性。在本发明中，所述色度传感器12优选用支撑铁架固定于连接颈2的中上部，所述支撑铁架与所述连接颈2的侧壁优选通过卡扣固定连接。

在本发明中，所述小半球6的直径优选为300～500mm。在本发明中，所述小半球6的顶部优选设有开口，所述开口优选以透光薄板5密封，所述透光薄板5的材质为优选聚氯乙烯。

在本发明中，所述透光薄板5的面积优选为706～1962cm²。

在本发明中，所述第一格栅13的孔径优选为2～6cm²，所述第二格栅7的孔径优选为1～3cm²，所述第一格栅13的孔径优选大于第二格栅7的孔径。图4为格栅的结构图，其中a为第二格栅的结构图，b为第一格栅的结构图。

在本发明中，所述出水口4处优选还设有第二控制阀14和溢流堰3。图3为溢流堰的主视图。在本发明中，所述溢流堰优选为塔板上液体溢出的结构，优选为齿形堰。

在本发明中，所述出水口4优选设有第三格栅。

在本发明中，所述第二控制阀14和色度传感器12优选与单片机编程的控制系统11通过导线相连。在本发明的一个具体实施例中，所述控制系统11优选以方式固定连接在2的外壁上。在本发明中，所述控制系统11优选采用51单片机进行信号收集及转换，驱动模块进行实施指令，控制出水口4开关。在本发明中，所述第一控制阀9和第二控制阀14的外观优选一致，图5为第一控制阀和第二控制阀的外观示意图。

在本发明中，所述大半球1与连接颈2、连接颈2与小半球6的连接处优选使用橡胶密封圈密封防止漏水，所述橡胶密封圈的厚度优选不得大于2mm。

本发明对所述透明亚克力板的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材质即可。

本发明还提供了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的方法，利用上述技术方案所述的装置进行，包括以下步骤：

向所述大半球中加入絮凝微藻；

关闭所述出水口，打开所述进水曝气一体孔的进水开关，稀土矿废水依次进入大半球、连接颈和小半球，当水位达到所述小半球体积的大于三分之二小于四分之三位置时，关闭所述进水开关；

打开所述进水曝气一体孔的曝气开关，设置曝气量，进行曝气，曝气过程中利用色度感应器进行色度检测，当水质呈无色状态后，停止曝气，打开所述出水口。

本发明向所述大半球中加入絮凝微藻。本发明对所述絮凝微藻的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明的具体实施例中，所述絮凝微藻的投加量优选为92.6～123.4g。在本发明中，所述絮凝微藻优选离心后再使用。

加入絮凝微藻后，本发明关闭所述出水口，打开所述进水曝气一体孔的进水开关，稀土矿废水依次进入大半球、连接颈和小半球，当水位达到所述小半球体积的大于三分之二小于四分之三位置时，关闭所述进水开关。

在本发明中，所述稀土矿废水的ph值优选为3～4，更优选为3.2，氨氮含量优选为80～120mg/l，更优选为100mg/l，硝态氮含量优选为40～50mg/，更优选为45mg/l。本发明对所述稀土矿废水的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的来源即可。

所述稀土矿废水进水完成后，本发明打开所述进水曝气一体孔的曝气开关，设置曝气量，进行曝气，曝气过程中利用色度感应器进行色度检测，当水质呈无色状态后，停止曝气，打开所述出水口。

在本发明中，所述曝气完成后，所述絮凝微藻与稀土矿废水充分反应后，所述絮凝微藻会自然沉降到装置的底部。在本发明中，所述絮凝微藻自然沉降到装置的底部后优选一直在装置里重复利用，当微藻沉降到底部积累过多后(微藻堆满大半球)，优选通过拆卸装置的支撑底盘将微藻回收。

在本发明中，所述絮凝微藻处理稀土矿废水的方法优选在有光照且温度不低于20℃、不高于30℃的条件下进行。

在本发明中，所述出水口处出水时，优选先自动排水，将小半球能排出的水排出来，大半球剩余的水和下次进水混合，以此类推，直至最后一次排水，最后一次排水采用泵抽的方法。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的絮凝微藻处理稀土矿废水的装置及方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

使用的絮凝微藻处理稀土矿废水的装置如图1和2所示，包括支撑底盘10以及设置于支撑底盘上的本体，所述本体由上到下包括依次可拆卸连的小半球6、连接颈2和大半球1，所述小半球6和大半球1的壳体的材质为透明亚克力板；

所述大半球1呈倒杯状扣于支撑底盘10上，所述大半球1的侧壁上连通有进水曝气一体孔8，所述大半球1的顶部与连接颈2的底部相通，所述大半球1与连接颈2的接触面设有第一格栅13；

所述连接颈2的外壁上设有色度传感器12；所述小半球6呈正杯状放置，所述小半球6的底部与所述连接颈2的顶部连通，所述连接颈2与小半球的接触面设有第二格栅7；所述小半球6的侧壁上连通有出水口4，所述出水口4设有第三格栅。

其中本体整体高度为555mm，小半球6的半径为200mm，大半球1半径为275mm，连接颈2上下底半径为75mm，高为80mm；小半球6，大半球1及连接颈2为相通连接且可拆卸，连接处为防止漏水用橡胶密封圈密封，密封圈的厚度为2mm；进水曝气一体孔8处还设有第一控制阀9；第一格栅13的孔径为6cm²，第二格栅7的孔径为3cm²；出水口4处还设有第二控制阀14和溢流堰3；色度传感器12安装在连接颈2外侧中上部，检测絮凝微藻的沉降，所有信号传输给控制系统11，控制系统11的控制模块采用51单片机进行信号收集及转换，驱动模块进行实施指令，控制出水口4的开关。

一种絮凝微藻处理稀土矿废水的方法，利用上述的装置，包括如下步骤；

步骤一；在大半球1中加入离心后的絮凝微藻，絮凝微藻的投加量为92.6g；

步骤二；打开进水曝气一体孔8，打开进水开关，开始进稀土矿废水，此时第二控制阀9紧闭，当水位达到小半球大于三分之二小于四分之三位置时，关闭进水开关，停止进水。

步骤三；停止进水后曝气开关开启，设置曝气量对含有絮凝微藻的稀土矿废水进行曝气；

步骤四；絮凝微藻处理稀土矿废水充分反应，随后停止曝气；

步骤五；停止曝气后，絮凝微藻自然沉降，当絮凝微藻沉于底部后，色度感应器12感应到水质呈无色状态后，通过控制系统11的作用，使第二控制阀9打开，使处理后的水通过出水口4排出。

本发明在普遍絮凝微藻处理稀土矿废水的装置具有难以监控、采光率低、占地面积大、处理效率低、排水过程中微藻流失量大的缺点的背景下，沉淀后通过色度传感器的感应，自行启动排水开关便可实现絮凝微藻与净化后水分离，达到节约时间的效果。采用整体透光半球设计，增加了光源的利用程度，缩小占地面积的同时增加了污水的处理体积，并通过曝气的方式使微藻和二氧化碳充分接触，从而加速微藻对水中富营养物质的去除，提高微藻处理废水的效率。通过两次格栅的阻挡作用，色度传感器的检测作用以及溢流堰的作用，可以大大控制出水时絮凝微藻的流失，大大确保了水质。由于部件呈模块化，所以整个设备易组装、易维护，且可以根据实际情况进行调整以节约采购成本，根据实际情况进行调整以保证稀土矿废水的处理效率，减少出絮凝微藻的流失率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。