一种养猪废水处理及资源化的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种养猪废水处理及资源化的系统和方法。所述系统包括沉积式微生物燃料电池反应器腔体、阳极、阴极、阴极旋转驱动装置、菌藻共生生物膜、光源、刮藻板及贮藻斗；所述沉积式微生物燃料电池反应器腔体为透明材质的腔体，腔体内部无分隔；所述阴极由碳棒串联阴极碳毡组成，阴极碳毡上附着菌藻共生生物膜，阴极在驱动装置的作用下可旋转；所述光源设置在腔体外上方的位置，用于照射生物阴极；所述刮藻板和贮藻斗用于定期收集并储存菌藻共生生物膜，利用藻类产生油脂，实现污废水资源化。本发明专利技术可实现养猪废水中有机物和氮磷污染物的高效绿色处理和资源化回收。染物的高效绿色处理和资源化回收。染物的高效绿色处理和资源化回收。

【技术实现步骤摘要】
一种养猪废水处理及资源化的系统和方法


[0001]本专利技术涉及养猪废水处理领域，具体地说是一种养猪废水处理及资源化的系统和方法。

技术介绍

[0002]随着我国养殖行业的快速发展，养殖业在提供肉蛋奶等产品的同时所带来的环境污染问题不容忽视。养猪废水主要来源于猪的排泄物、部分饲料残余物以及用于清洁养猪场的水。
[0003]养猪废水含有高浓度的有机物、悬浮物、氨氮等污染物，其水质和水量受到生产工艺季节及产品因素的影响较大，因此须选择耐冲击负荷强的工艺。可以采用物理处理方法、化学处理方法和生物处理方法。
[0004]1、物理处理方法包括使用格栅、沉淀、过滤等。主要可以去除污水中较大的悬浮物和杂质、饲料残渣、猪毛等可能对管道和水泵造成堵塞或磨损的物质。
[0005]2、化学处理方法包括混凝、消毒、中和等。可以处理养猪废水中的可溶解性有害物质，比如酸碱性有机物和各种清洗猪圈使用的有机溶剂等。
[0006]3、生物处理方法是利用微生物在酶的催化下利用微生物本身的新陈代谢对废水中的污染物质进行分解和转化。
[0007]养猪废水的特点是有机污染物、含氮磷物质及悬浮物浓度高，并且含有重金属、抗生素等物质。而不同的处理方法又各有优缺点，如何经济而有效的处理养猪废水的问题已经成为急需解决的环境问题之一。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种养猪废水处理及资源化的系统和方法，本专利技术通过将微生物燃料电池和菌藻共生系统等巧妙地结合到一起，在养猪废水处理方面具有处理效率高、处理效果好、稳定性良好等优点。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]本专利技术所提供的是一种菌藻共生体与旋转阴极沉积式微生物燃料电池结合的用于处理高碳氮磷养猪废水的处理装置，包括沉积式微生物燃料电池反应器腔体、阴极、阳极、菌藻共生生物膜、光源、剩余活性污泥、刮藻板及贮藻斗；所述沉积式微生物燃料电池反应器腔体为敞口的透明材质的腔体，腔体内部无分隔；所述阴极由碳棒串联阴极碳毡组成，阴极碳毡上附着菌藻共生生物膜；所述剩余活性污泥为沉积物，阳极置于沉积物中；所述光源设置在腔体外上方的位置，用于照射阴极；所述刮藻板和贮藻斗用于定期收集并储存菌藻共生生物膜，利用其中的藻类产生油脂，实现污废水资源化。
[0011]更具体地说，本专利技术所提供的养猪废水处理及资源化的系统包括沉积式微生物燃料电池反应器腔体，该反应器腔体为敞口透明腔体结构；在反应器腔体上端横向穿接有碳棒，碳棒的两端均伸出到反应器腔体外部，且碳棒的一端通过联轴器与旋转电机固定相接，
碳棒的另一端通过一电阻与位于反应器腔体内部的阳极电连接，所述阳极置于反应器腔体内的底部；在反应器腔体内的底部还设置有剩余活性污泥，阳极位于剩余活性污泥中；在所述碳棒上均布有若干圆形阴极碳毡，阴极碳毡以中心穿接的方式固定在碳棒上；在阴极碳毡上附着有菌藻共生生物膜；旋转电机工作通过联轴器带动碳棒旋转，阴极碳毡随碳棒旋转构成旋转生物阴极；所述电阻连接阴、阳极形成闭合回路；在反应器腔体外部上方设置有用于为菌藻共生生物膜提供光能的光源；在反应器腔体外部还设置有用于贮存养猪废水的贮水池，所述贮水池通过蠕动泵与反应器腔体侧壁的进水口相接；所述蠕动泵用于将贮水池中的养猪废水通过进水口送入沉积式微生物燃料电池反应器腔体中，处理后的水由出水口溢流而出。
[0012]在反应器腔体的侧壁上设置有与阴极碳毡一一对应的刮藻板，且每一个阴极碳毡对应一对刮藻板；刮藻板呈长条形板状结构，刮藻板的一端转动连接在反应器腔体的侧壁上，另一端为自由端；转动刮藻板，刮藻板可抬升或降落，降落时，每一对刮藻板的自由端置于对应阴极碳毡两侧的碳棒上，且刮藻板长条形侧沿与阴极碳毡的两侧面紧贴，随着碳棒、阴极碳毡的旋转，刮藻板可将阴极碳毡上的菌藻共生生物膜刮落，刮落下来的菌藻共生生物膜落到刮藻板的长条形板面上；在反应器腔体外部设置有紧邻刮藻板的贮藻斗；收集了菌藻共生生物膜后的刮藻板，随着其端部转动使其抬升，进而可使其板面上的菌藻共生生物膜掉落到贮藻斗内。
[0013]贮水池内贮存的养猪废水可在蠕动泵的作用下通过进水口进入反应器腔体内；进入反应器腔体内的养猪废水与反应器腔体内的剩余活性污泥的体积比为1：1。
[0014]优选地，反应器腔体内部无分隔，为单室沉积式微生物燃料电池。
[0015]更优选地，上覆水与沉积物的体积比为1：1，阴极碳毡浸没率为45％。
[0016]优选地，光源设置在沉积式微生物燃料电池外壳上方。
[0017]更优选地，所述光源为LED灯，光照/黑暗时间比为1：1。这里的“黑暗”表示的即是没有光照的时候。
[0018]优选地，制作反应器腔体的透明材质为10mm厚透明有机玻璃。
[0019]更优选地，所述阴极碳毡具有粗糙的外表面，利于菌藻共生体(也即菌藻共生生物膜)挂膜。
[0020]一种养猪废水处理及资源化的方法，该方法包括如下步骤：
[0021]首先培养菌藻共生生物膜并实现挂膜：先对购买的藻种进行扩培繁殖，将处于对数增长期的淡水小球藻加入反应器腔体内，与等浓度的活性污泥按体积比1:1混合；使反应器腔体放置于磁力搅拌器之上，反应器腔体内放置磁子；同时反应器腔体内还设置爆气软管；使阴极碳毡分别经盐酸、氢氧化钠浸泡24小时后烘干使用，培养菌藻共生生物膜的同时，开启旋转电机使阴极旋转，使菌藻共生生物膜附着于阴极碳毡上；然后打开光源，照反应器腔体外壳表面，光照/黑暗间隔时间为12h，供菌藻共生生物膜生长，保持活性；
[0022]待菌藻共生生物膜培养、挂膜完成后，向反应器腔体底部加入剩余活性污泥，向反应器腔体底部通入养猪废水作为上覆水，加入挂膜完成的生物阴极；使反应器运行，开启旋转电机，使阴极转速为2.8r/min，间隔时间段打开光源，上覆水COD为4000mg/L，TP为60mg/L，TN为800mg/L。
[0023]待需要回收阴极碳毡表面的菌藻共生生物膜时，转动所述刮藻板，使刮藻板自由
端降落至碳棒上，随着阴极碳毡的旋转，刮藻板可将阴极碳毡表面的菌藻共生生物膜刮落；之后使刮藻板抬起，使其上的菌藻共生生物膜掉落到贮藻斗内。
[0024]废水处理过程中，光照与黑暗时间比为1:1。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术采用菌藻共生系统作为阴极生物催化剂，藻类光合作用和细菌代谢活动共同作用，实现废水中碳氮磷污染物的高效去除，同时回收微藻生物质能，有良好的经济环境效益。
[0027]本专利技术将菌藻共生体(具体是菌藻共生生物膜)与旋转阴极沉积式微生物燃料电池结合运用于高碳氮磷养猪废水处理，具有高氮磷去除率，产电量高，实现废水的高效脱氮除磷的同时能够回收微藻产生生物质柴油等优点，达到废水资源化的目的，具有环境与经济效益。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所提供的养猪废水处理及资源化的系统的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术中刮藻板抬升和降落的状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种养猪废水处理及资源化的系统，其特征是，包括沉积式微生物燃料电池反应器腔体，该反应器腔体为敞口透明腔体结构；在反应器腔体上端横向穿接有碳棒，碳棒的两端均伸出到反应器腔体外部，且碳棒的一端通过联轴器与旋转电机相接，碳棒的另一端通过一电阻与位于反应器腔体内部的阳极电连接，所述阳极置于反应器腔体内的底部；在反应器腔体内的底部还设置有剩余活性污泥，阳极位于剩余活性污泥中；在所述碳棒上均布有若干圆形的阴极碳毡，阴极碳毡以中心穿接的方式固定在碳棒上；在阴极碳毡上附着有菌藻共生生物膜，碳棒、阴极碳毡以及菌藻共生生物膜组成可旋转的阴极；在反应器腔体外部上方设置有用于为菌藻共生生物膜提供光能的光源；在反应器腔体外部还设置有用于贮存养猪废水的贮水池，所述贮水池通过蠕动泵与反应器腔体侧壁的进水口相接。2.根据权利要求1所述的养猪废水处理及资源化的系统，其特征是，在反应器腔体的侧壁上设置有与阴极碳毡一一对应的刮藻板，且每一个阴极碳毡对应一对刮藻板；刮藻板呈长条形板状结构，刮藻板的一端转动连接在反应器腔体的侧壁上，另一端为自由端；转动刮藻板，刮藻板可抬升或降落，降落时，每一对刮藻板的自由端置于对应阴极碳毡两侧面的碳棒上，且刮藻板与阴极碳毡的两侧面紧贴，随着碳棒、阴极碳毡的旋转，刮藻板可将阴极碳毡上的菌藻共生生物膜刮落；在反应器腔体外部设置有紧邻刮藻板的贮藻斗；收集了菌藻共生生物膜后的刮藻板，随着其端部转动使其抬升，进而可使其上的菌藻共生生物膜掉落到贮藻斗内。3.根据权利要求1所述的养猪废水处理及资源化的系统，其特征是，贮水池内贮存的养猪废水可在蠕动泵的作用下通过进水口进入反应器腔体内；进入反应器腔体内的养猪废水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，陈利争，张勇泉，郭鑫，端培阳，马艺萌，朱思晓，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：