利用廢水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計了一種利用生活污水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置，實現(xiàn)廢水的深度處理和高油微藻的培養(yǎng)，為微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)化奠定實驗基礎(chǔ)。該裝置的結(jié)構(gòu)由連續(xù)培養(yǎng)微藻的廊道式生物反應(yīng)器和反應(yīng)器支架兩部分構(gòu)成。反應(yīng)器由水解酸化池、二沉池I、二沉池II、微藻培養(yǎng)池組成。廢水通過水解酸化池增強其可生化性，進入沉淀池完成泥水分離，在微藻培養(yǎng)池中作為微藻廉價的營養(yǎng)物質(zhì)，通過連續(xù)培養(yǎng)的方式以及培養(yǎng)條件的優(yōu)化，培養(yǎng)出高油微藻。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝。還可用于其他高附加值產(chǎn)品的微藻的培養(yǎng)。
【專利說明】利用廢水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計了一種利用廢水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置，在去除廢水中氮磷的同時培養(yǎng)出富含油脂的微藻，進一步推動微藻生物柴油的產(chǎn)業(yè)化。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石燃料的不斷消耗，全球變暖也越來越嚴重，尋求可以替代化石燃料的可再生清潔能源迫在眉睫。生物柴油因其可高度生物降解，毒性低，較溫和，零CO2排放，含氧量高，燃燒性能好等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。微藻生物柴油作為第三代生物柴油，克服了以糧食和油料作物為原料的占地大、數(shù)量少等缺點，憑借其生物量大、光合效率高、易培養(yǎng)、生長周期短、油脂含量高，吸收CO2,占地面積小，能耐受苛刻環(huán)境條件等一系列優(yōu)點，被認為是最有可能替代化石燃料的新能源。
[0003]雖然微藻作為生物柴油的生產(chǎn)原料具有不可比擬的優(yōu)勢，但是絕大多數(shù)生產(chǎn)生物柴油的微藻是淡水藻類，在耗費大量淡水資源的同時還需外加營養(yǎng)元素，不僅增加微藻生產(chǎn)生物柴油的成本，而且污染環(huán)境。針對這一問題，研究者提出利用廢水培養(yǎng)微藻的措施，實現(xiàn)水資源再生利用的同時為微藻生產(chǎn)生物柴油提供充足而廉價的原料。然而，具有高生物質(zhì)產(chǎn)量和高油脂產(chǎn)率的藻種對于培養(yǎng)條件要求較為苛刻，直接應(yīng)用到污水中，存在著微藻難成為優(yōu)勢生物的難題。如果對污水進行滅菌處理，培養(yǎng)成本又將大大提高。
[0004]因此，開發(fā)出利用廢水培養(yǎng)高油微藻的高效生物反應(yīng)器是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上提到的問題，本發(fā)明提出了一個利用廢水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置。該裝置主要由兩部分構(gòu)成:連續(xù)培養(yǎng)微藻的廊道式生物反應(yīng)器和反應(yīng)器支架。
[0006]連續(xù)培養(yǎng)微藻的廊道式生物反應(yīng)器是一個廊道式的有機玻璃反應(yīng)池。反應(yīng)池有效容積為11.5L，廊道式生物反應(yīng)器反應(yīng)器由水解酸化池(厭氧池)、兩個二沉池(二沉池1、二沉池II)和微藻培養(yǎng)池(好氧池)組成。厭氧池，前端設(shè)有進水口，回流污泥進口，二沉池I設(shè)有回流污泥出口 ；二沉池I與二沉池II間設(shè)有溢流口(溢流口 I)，尺寸為20mm*17mm，即開口高度低于進水口下端2mm，使得泥水分離的污水溢流入二沉池II。二沉池II與好氧池之間也設(shè)有溢流口(溢流口 II)，尺寸為20_*19_，即開口高度低于溢流口 I下端2mm，使得二次泥水分離的污水溢流入好氧池；好氧池末端設(shè)有出水口，出水口下端低于溢流口II下端2mm，使得好氧池中的出水能夠流出出水口，避免其逆流回到二沉池而污染污泥。在厭氧池和二沉池的頂端有一個有機玻璃頂蓋，其上有4個圓孔，厭氧池上的2個圓孔插入橡膠塞，用于實現(xiàn)厭氧環(huán)境。
[0007] 污水進入?yún)捬醭睾推渲械暮馑峄奈勰嗷旌?，對污水進行水解酸化作用，增強其可生化性；混合污水和污泥進入二沉池I靜止分層，下層污泥回流到厭氧池，實現(xiàn)污泥的循環(huán)，上層污水溢流進入二沉池II ;再次泥水分離，上層污水溢流進入好氧池被微藻利用。經(jīng)過水解酸化和兩次泥水分離，進入好氧池的污水中細菌較少、COD較低，細菌的活性很低，在光照下，微藻占據(jù)優(yōu)勢地位大量生長，實現(xiàn)了高密度培養(yǎng)。同時，優(yōu)化培養(yǎng)條件(如好氧池曝氣量，微藻水力停留時間等)馴化出高油脂產(chǎn)率的微藻。
[0008]反應(yīng)器支架的材質(zhì)是有機玻璃，針對廊道式微藻培養(yǎng)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計的。反應(yīng)器厭氧池的攪拌是通過磁力攪拌的方法實現(xiàn)的，反應(yīng)器支架上設(shè)有安裝直流電機的位點，電機旋轉(zhuǎn)時會帶動定制的“T”型的兩端分別有N、S極磁性的有機玻璃模塊，從而使反應(yīng)器主體的厭氧池內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)攪拌的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明裝置反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的前側(cè)視圖。
[0010]圖2為本發(fā)明裝置反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0011]圖3為本發(fā)明裝置反應(yīng)器支架的前側(cè)視圖 [0012]圖4為本發(fā)明裝置反應(yīng)器支架的俯視圖
[0013]圖中:I是有機玻璃反應(yīng)器壁(共5面)；2是回流污泥進泥口 ；3是水解酸化池和二沉池的頂蓋；4是回流污泥出口 ；5是二沉池II的溢流口 II ;6是反應(yīng)器進水口 ；7是出水口 ；8是二沉池I的溢流口 I ;9、10是水解酸化池；11是二沉池I ;12是二沉池II ；13是微藻培養(yǎng)池；14是固定反應(yīng)器頂蓋的螺絲插口 ；15反應(yīng)器支架直流電機轉(zhuǎn)動軸插入口 ；16是T型有機玻璃模塊放置口。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明所要求保護的范圍并不局限于【具體實施方式】中所描述的范圍。按照附圖1、圖2所示組裝該裝置，按照圖3、圖4，將安裝用于攪拌的直流電機和“T”型有機玻璃模塊，使得9中攪拌方向為逆時針，10中攪拌方向為順時針；在進水口 2和出水口 7處連上硅膠管，分別用于泵入廢水和收集出水。在出水口 7處放置0.45um的濾紙，用于阻止藻細胞隨出水流出用好氧池13。硅膠管連接回流污泥出口4和進泥口 6，保證污泥的循環(huán)。
[0015]裝置穩(wěn)定運行時，含有大量有機碳污染的廢水，通過蠕動泵和硅膠管，連續(xù)由反應(yīng)池進水口 2進入到厭氧池9、10，經(jīng)過水解酸化預(yù)處理后，進入二沉池I (11)進行第1次泥水分離，下層污泥通過蠕動泵從回流污泥出口 4回到進泥口 6，上層污水從溢流口 1(8)進入二沉池11(12)，再次泥水分離，上層污水從溢流口 11(5)進入好氧池13，為好氧池中的微藻提供營養(yǎng)物質(zhì)，實現(xiàn)微藻的連續(xù)培養(yǎng)，通過其他培養(yǎng)條件的優(yōu)化，培養(yǎng)出高生物質(zhì)產(chǎn)量和高油脂產(chǎn)率的微藻。
【權(quán)利要求】
1.一種利用廢水培養(yǎng)高油微藻的生物反應(yīng)裝置，其特征在于:主要有兩部分構(gòu)成，連續(xù)培養(yǎng)微藻的廊道式生物反應(yīng)器和反應(yīng)器支架。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于:連續(xù)培養(yǎng)微藻的廊道式生物反應(yīng)器是由水解酸化池(厭氧池)、兩個二沉池(二沉池1、二沉池II)和微藻培養(yǎng)池(好氧池)組成。
3.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于:二沉池I與二沉池II間設(shè)有溢流口I，開口高度低于進水口下端2mm ;二沉池II與好氧池之間設(shè)有溢流口 II，開口高度低于溢流口 I下端2_。出水口下端低于溢流口 II下端2_。保證廢水能夠從進水口進入,依次通過厭氧池、二沉池、好氧池，從出水口流出。
4. 反應(yīng)器支架上設(shè)有安裝直流電機的位點，電機旋轉(zhuǎn)時會帶動定制的“T”型的兩端分別有N、S極磁性的有機玻璃模塊，從而使反應(yīng)器主體的厭氧池內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)攪拌的效果。
【文檔編號】A01G33/00GK103922548SQ201410184053
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】劉紅, 米靜, 謝倍珍, 劉博杰 申請人:北京航空航天大學(xué)