一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，包括，用于接收具有无机营养盐的废水的第一腔室；用于接收藻类培养液的第二腔室；以及，为容纳在所述第二腔室内的藻类培养液提供光的至少一个光源；其中，所述第一腔室与所述第二腔室之间由允许离子渗透的半透膜分隔而相互独立。本发明专利技术的光生物反应器内藻类生物质的受光状况得到明显的改善，有利于保持藻类生物质在良好的受光条件下快速分裂增殖。快速分裂增殖。快速分裂增殖。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器


[0001]本专利技术属于基于藻类的废水处理
，具体涉及到一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器。

技术介绍

[0002]随着世界人口数量的持续增加，全球对畜禽肉类食物的需求量快速增长。为了满足持续增长的世界人口对畜禽肉类食物的需求，集约式畜禽养殖场迅速发展且规模不断扩大，产生了大量的由畜禽粪便、尿液、冲洗废水等组成的畜禽养殖废水。为了充分降解和利用畜禽养殖废水中的有机物，厌氧发酵池(俗称沼气池)已成为畜禽养殖场最常用的畜禽养殖废水处理模块。在厌氧发酵池中，复杂的菌群虽可将畜禽养殖废水中的有机物通过厌氧消化作用转化为沼气，但产生了大量的畜禽粪污厌氧发酵废水(又称为畜禽沼液)，且畜禽粪污厌氧发酵废水中仍含有高浓度的氨氮、磷酸盐等营养物质，直接排放不仅会对周围环境造成破坏，还造成了营养盐的浪费，因此畜禽粪污厌氧发酵废水深度脱氮除磷及资源化回收利用技术的开发至关重要。
[0003]近年来，耦合微藻培养的畜禽粪污厌氧发酵废水处理技术因具有深度去除厌氧发酵废水中的氮磷、实现厌氧发酵废水中氮磷的资源化回收利用、降低微藻的培养成本、获得多元化用途的微藻生物质、减排CO2等多重效果而成为研究的热点，高效的光生物反应器是实现畜禽粪污厌氧发酵废水有效治理的关键。然而，由于畜禽粪污厌氧发酵废水具有透光性差、浊度高、色度大、氨氮浓度高等特点，在通入微藻光生物反应器之前需进行离心(去除悬浮颗粒物等)、稀释(降低氨氮浓度、增强透光性等)等预处理过程，需消耗大量的能源以及淡水资源，不利于大规模推广和应用。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]本专利技术的目的是提供一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，包括，
[0008]用于接收具有无机营养盐的废水的第一腔室；
[0009]用于接收藻类培养液的第二腔室；以及，
[0010]为容纳在所述第二腔室内的藻类培养液提供光的至少一个光源；
[0011]其中，所述第一腔室与所述第二腔室之间由允许离子渗透的半透膜分隔而相互独立。
[0012]所述第一腔室、所述第二腔室可以具有任何适当的形状，例如所述第一腔室、所述
第二腔室的形状可以是基本圆柱形或立方体；所述第一腔室和所述第二腔室的形状可以相同也可以相异。
[0013]本文所使用的术语“废水”指畜禽粪污厌氧发酵废水，可适用的畜禽粪污厌氧发酵废水包括但不限于猪场粪污厌氧发酵废水、鸡场粪污厌氧发酵废水、鸭场粪污厌氧发酵废水、牛场粪污厌氧发酵废水、兔场粪污厌氧发酵废水等。
[0014]本文所使用的术语“无机营养盐”指畜禽粪污厌氧发酵废水中的氨氮、硝酸盐、磷酸盐等无机盐。
[0015]本文所使用的术语“藻类培养液”指用于藻类生物质培养的培养液。培养液是含有不同盐和其他营养物质的水性溶液，以便藻类能够生产生物质或特定分子。培养液的具体营养物含量可以随着所培养的藻类的类型或希望藻类生物质生产的不同分子而变化。所使用的藻株可以选自小球藻(Chlorela)、螺旋藻(Spirulina)、栅藻(Scenedesmus)等，或它们的混合物。
[0016]所述光源可以经调节，以发出主要为增强光合作用的波长的光，以使藻类生物质具有更有效的生长速率。叶绿素在吸收红光时效率最高，所述至少一个光源经调节可以提供波长主要在620nm至645nm范围内的光。
[0017]光源可以是可变强度的光源。例如，随着处理工艺的进行和光生物反应器内的藻类生物质密度的增加，可以增加光强度。光源的光强度可以直接取决于培养物的密度。可以控制或改变光强度，以为工艺的每一阶段的藻类生物质提供所需的光照。
[0018]本文所使用的术语“半透膜”指透过物质具有选择性的薄膜，半透膜的孔隙只允许离子和小分子物质通过，而生物大分子物质不能自由通过半透膜。
[0019]所述第一腔室与所述第二腔室之间仅通过半透膜实现物质渗透，在浓度梯度的驱动下，容纳在第一腔室内的畜禽粪污厌氧发酵废水中的氨氮、磷酸盐等无机营养盐经过半透膜传输至容纳在第二腔室内的藻类培养液，进而为藻类生物质的生长提供所需的营养物质。值得注意的是，由于半透膜本身的选择透过特性，第一腔室内畜禽粪污厌氧发酵废水中的固体悬浮颗粒物、胶体、细菌等不能透过半透膜进入藻类培养液而被截留在第一腔室内。
[0020]因此，与传统藻类培养液与禽粪污厌氧发酵废水直接混合所导致的混合液透光性差进而影响藻类生物质受光的技术相比，本专利技术的反应器内藻类培养液内藻细胞的受光状况得到明显的改善，有利于保持藻类生物质在良好的受光条件下快速分裂增殖，降低畜禽粪污厌氧发酵废水中的氮磷浓度，实现畜禽粪污厌氧发酵废水中氮磷的资源化利用并获得大量的微藻生物质。同时，本专利技术无需对畜禽粪污厌氧发酵废水进行稀释、离心和高温灭菌的预处理过程即可将畜禽粪污厌氧发酵废水用于藻类生物质的培养。
[0021]作为本专利技术用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器的一种优选方案，其中：所述第一腔室还具有进水口和出水口，所述进水口经配置用于将废水供应至所述第一腔室中；所述出水口经配置用于从所述第一腔室排出经处理的废水，尤其是当畜禽粪污厌氧发酵废水中的无机营养盐浓度降至排放标准时排出，无机营养盐浓度可以采用探测器实时监测，也可以通过人工取样检测。
[0022]所述进水口、所述出水口可以是配置在第一腔室的壁面，或与壁面一体成型；所述出水口设置于所述第一腔室的底部或靠近底部的位置。
[0023]所述进水口、所述出水口也可以是独立的件，例如相互独立的伸入所述第一腔室
内的管件；所述出水口优选延伸至所述第一腔室的底部或靠近底部的位置。
[0024]作为本专利技术用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器的一种优选方案，其中：还包括与所述第二腔室连通的碳源供应装置和气体排出装置，所述碳源供应装置经配置用于为容纳在所述第二腔室内的藻类培养液提供碳源；所述气体排出装置经配置用于从所述第二腔室排出有害气体。
[0025]本文所使用的术语“碳源”指藻类生物质生长所需要的碳源，例如CO2气体。
[0026]本文所使用的术语“有害气体”指藻类生物质在光合作用过程中产生的氧气，它们可能对藻类生物质有毒。
[0027]向藻类培养液提供CO2以及从其中除去形成的氧气有多种可能的方式。例如，碳源供应装置可以通过气态CO2在藻类培养液表面上的被动扩散来实现；或者，通过延伸至藻类培养液中的管件供应气态CO2；或者，在光生物反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，其特征在于：包括，第一腔室(100)，用于接收具有无机营养盐的废水；第二腔室(200)，用于接收藻类培养液；以及，至少一个光源(300)，所述光源(300)或每个所述光源(300)为容纳在所述第二腔室(200)内的藻类培养液提供光；其中，所述第一腔室(100)与所述第二腔室(200)之间由允许离子渗透的半透膜(400)分隔而相互独立。2.如权利要求1所述的用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，其特征在于：还包括，进水口(S1)，与所述第一腔室(100)连通，所述进水口(S1)经配置用于将废水供应至所述第一腔室(100)中；以及，出水口(S2)，与所述第一腔室(100)连通，所述出水口(S2)经配置用于从所述第一腔室(100)排出经处理的废水。3.如权利要求1所述的用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，其特征在于：还包括，碳源供应装置(S3)，与所述第二腔室(200)连通，所述碳源供应装置(S3)经配置用于为容纳在所述第二腔室(200)内的藻类培养液提供碳源；以及，气体排出装置(S4)，与所述第二腔室(200)连通，所述气体排出装置(S4)经配置用于从所述第二腔室(200)排出有害气体。4.如权利要求1～3中任一项所述的用于处理畜禽粪污厌氧发酵废水的光生物反应器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚辉，陆辰佳，李洪辉，郭飞宏，戴传超，马宇婷，邵涵，王运军，姜小祥，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：