一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置

本技术属于污水处理设备领域，具体涉及一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置。

背景技术：

1、近年来，生活污水逐年增多，污水的有效处理与处置、污水中污染物的资源化利用是污水的“减污降碳”、资源回收的关注重点。生活污水中含有大量的氮磷污染物，水体中氮磷浓度过高会影响动植物生长，水体中氮磷等营养物质浓度上升不仅会影响水体生态平衡，造成水体富营养化，严重破坏生态系统，甚至会对人体健康造成威胁。

2、传统污水处理厂中，污水中的氮磷主要是通过a/o或者a2/o结合物化处理工艺进行去除。但处理后的氮以氮气的形式排放到空气中，而传统处理工艺将磷以磷酸盐的形式去除。且由于处理效率低，传统脱氮除磷工艺需要延长反应时间或提高污水回流来提升污水中氮磷去除效果，不容易保持长时间的稳定，并且为实现较好的脱氮除磷效果需要消耗更多的能源。传统工艺存在高能耗、污染物处理效率低、成本高等问题，面对日益严苛的能源消耗和碳排放要求，传统污水处理技术无法满足日益严格的排放标准。

3、因此，针对这些技术问题，对传统处理工艺进行优化具有重要意义。微藻，作为一种水体中常见的单细胞生物，具有生长周期短、生长速率快、光合效率较高以及氮磷利用率高等特点。并且微藻在适宜条件下能够连续快速生长，适合于规模化培养。在对实际废水中污染物进行处理的过程中，微藻能够在实现污染物去除的同时对氮磷进行转化，从而实现对污水中污染物的资源化利用。并且微藻在生长过程中产生的蛋白质，油脂等代谢产物能够作为制作食品，燃料的原料使用。并且由于微藻中蛋白质和油脂含量分别可达细胞体干重的50％和25％以上，同时如叶绿素、胡萝卜素以及β-1,3-葡聚糖等产物能够在水产养殖饵料、保健食品、化妆品以及高端宠物饲料等领域使用。

4、作为微藻培养及污染物处理的重要处理装置，光生物反应器会对微藻的培养和污染物处理造成影响。由于传统光生物反应器存在光照利用率低，微藻培养速率慢，污染物处理效果差等不足。

5、因此，如果能够研发一种基于微藻生物处理系统的高效固碳、能资源化利用的生活污水处理装置，将具有优越的工业应用前景。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的技术问题，本实用新型提供一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，能够同时处理污水中有机污染物和氮磷，实现高效固碳，减少污染物排放，实现资源化利用。

2、为实现上述实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，包括由下至上连通设置的缺氧单元与第一处理单元，所述缺氧单元与第一处理单元通过无纺布隔开，所述第一处理单元通过第一出水管连接有第二处理单元，所述第二处理单元设置在第一处理单元下部，所述第一出水管一端设置第一处理单元上部，所述第一处理单元、第二处理单元为微藻反应区，所述第二处理单元连接有沉淀池。

3、优选的：所述第一处理单元包括反应柱，所述第一出水管设置在所述反应柱圆周侧壁上、靠近其顶部处，所述缺氧单元包括处理池，所述处理池顶部通过所述无纺布与所述反应柱底部连通；所述第二处理单元包括反应池，所述处理池、反应柱底部设置在所述反应池内。

4、优选的：所述处理池顶部设置有多个并列的反应柱，每一所述反应柱底部通过一所述无纺布与所述处理池顶部连接。

5、优选的：所述第一处理单元还设置有回流管，所述回流管另一端通过回流泵与所述沉淀池连接。

6、优选的：所述处理池内底部设置布水器，所述布水器连接有进水管，所述进水管另一端穿过所述反应池侧壁伸出所述反应池。

7、优选的：所述第二处理单元还包括与所述反应池连接的循环泵、以及设置在所述反应池侧壁上的出水口，所述出水口另一端与所述沉淀池连接。

8、优选的：所述沉淀池内设置膜组件，所述膜组件上设置第二出水管，所述第二出水管另一端设置出水泵。

9、优选的：所述沉淀池内底部设置曝气环，所述曝气环连接有进气管，所述进气管另一端伸出所述沉淀池连接有气泵。

10、优选的：所述反应柱顶部设置有顶盖，所述顶盖上设置有排气口。

11、本实用新型具有以下有益效果：

12、1、第一处理单元竖直设置，第二处理单元水平设置，第一处理单元内的藻液在重力作用下进入第二处理单元，藻液在跌水过程中与空气接触能够提升藻液中的溶解氧含量，延长水力停留时间以提高污水的处理效果，有利于空间的充分利用。

13、2、将活性污泥与微藻处理系统相结合，不仅能够去除污水中的有机物，也能去除活性污泥无法脱除的氮磷化合物。藻菌在生物质转化过程产生的藻体和代谢产物，可以作为生物燃料的原材料。同时，将氮磷转化后的有机物能够被微藻利用，提高了污水中污染物的利用率，实现资源化利用。

14、3、通过设置回流管和回流泵，连接沉淀区和第一处理单元，通过膜组件浓缩后藻液在回流泵的作用下，经回流管回流至第一处理单元，实现藻液在反应装置内循环。

15、4、通过在沉淀池设置膜组件，不仅能够有效截留藻菌，从而实现藻菌和水的分离，大大提高污染物处理效率；也能够将水中残留的微生物、部分有机污染物、难降解污染物等过滤脱除，获得相对洁净的水并通过出水管排放至清水池。

16、5、装置系统中构建了微藻垂直处理单元和微藻水平处理单元，作为污染物处理与资源化利用的主要处理单元。通过对污泥区和微藻区进行分隔，能够削弱菌群对微藻的影响。并且垂直处理单元和水平处理单元的存在能够提高系统的光照及co2利用率，有利于微藻的生长以及污染物去除。

技术特征：

1.一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：包括由下至上连通设置的缺氧单元与第一处理单元，所述缺氧单元与第一处理单元通过无纺布(41)隔开，所述第一处理单元通过第一出水管(9)连接有第二处理单元，所述第二处理单元设置在第一处理单元下部，所述第一出水管(9)一端设置第一处理单元上部，所述第一处理单元、第二处理单元为微藻反应区，所述第二处理单元连接有沉淀池(14)。

2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述第一处理单元包括反应柱(6)，所述第一出水管(9)设置在所述反应柱(6)圆周侧壁上、靠近其顶部处，所述缺氧单元包括处理池(2)，所述处理池(2)顶部通过所述无纺布(41)与所述反应柱(6)底部连通；所述第二处理单元包括反应池(11)，所述处理池(2)、反应柱(6)底部设置在所述反应池(11)内。

3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述处理池(2)顶部设置有多个并列的反应柱(6)，每一所述反应柱(6)底部通过一所述无纺布(41)与所述处理池(2)顶部连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述第一处理单元还设置有回流管(7)，所述回流管(7)另一端通过回流泵(8)与所述沉淀池(14)连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述处理池(2)内底部设置布水器(3)，所述布水器(3)连接有进水管(1)，所述进水管(1)另一端穿过所述反应池(11)侧壁伸出所述反应池(11)。

6.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述第二处理单元还包括与所述反应池(11)连接的循环泵(12)、以及设置在所述反应池(11)侧壁上的出水口(13)，所述出水口(13)另一端与所述沉淀池(14)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述沉淀池(14)内设置膜组件(141)，所述膜组件(141)上设置第二出水管(142)，所述第二出水管(142)另一端设置出水泵(15)。

8.根据权利要求7所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述沉淀池(14)内底部设置曝气环(143)，所述曝气环(143)连接有进气管(16)，所述进气管(16)另一端伸出所述沉淀池(14)连接有气泵(17)。

9.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的池-柱耦合型膜光生物反应装置，其特征在于：所述反应柱(6)顶部设置有顶盖(61)，所述顶盖(61)上设置有排气口(10)。

技术总结
本技术属于污水处理设备领域，具体涉及一种用于污水处理的池‑柱耦合型膜光生物反应装置。具体技术方案为：包括由下至上连通设置的缺氧单元与第一处理单元，所述缺氧单元与第一处理单元通过无纺布隔开，所述第一处理单元通过第一出水管连接有第二处理单元，所述第二处理单元设置在第一处理单元下部，所述第一出水管一端设置第一处理单元上部，所述第一处理单元、第二处理单元为微藻反应区，所述第二处理单元连接有沉淀池。第一处理单元内的藻液在重力作用下进入第二处理单元，藻液在跌水过程中与空气接触能够吸收二氧化碳，延长水力停留时间以提高污水的处理效果，有利于空间的充分利用。

技术研发人员：谭周亮,李俊杰,李欣,陈杨武,周后珍
受保护的技术使用者：中国科学院成都生物研究所
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/13