【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置及方法。
技术介绍
1、传统sbr反应器污水常用处理方法可分为物理法(吸附法、电离辐射法等)，化学法(催化法、氧化法等)，但在实际的污水处理时物理法、化学法处理成本较高，易产生二次污染且难以实现对高氨氮沼液的达标处理。且在去除污染物过程中易造成温室气体co2、ch4、n2o的大量排放，同时曝气、搅拌过程的电能消耗亦间接产生碳排放，加剧温室效应。与传统的活性污泥法相比，光催化-菌藻共生系统污水处理工艺可满足降低能耗、生物量循环利用的可持续性需求。因此研发低成本、低能耗、无二次污染且对高氨氮沼液去除率高的方法具有重要意义。
2、生物强化处理作为一种环保、低成本、实施效果好的废水处理方法，在治理污染方面优势明显。研究发现，传统sbr由于强烈的机械曝气，进水和曝气阶段的气体流量在整个sbr工艺中最高，二氧化碳排放量最大。sbr的温室气体排放量通常高于aao，并且曝气部分在aao和sbr污水处理厂的温室气体排放中占主要比例。目前利用微藻与细菌共生形成菌藻共生系统处理污水的技术已成为主要方向，菌藻共生是利用细菌和微藻的互利共生关系。但现有技术中由于沼液处理色度较高，导致设备中的菌藻共生体系中的菌藻光照不足，从而光合作用差，无法高效的利用沼液中氮磷等元素。此外，水体中溶氧不足，无法为菌藻共生体系提供充足的光能和氧气，还需要曝气装置，增加了污水处理巨大的能耗压力，提高成本，造成菌藻共生体系处理污水效果差，净化不彻底，甚至由于溶氧不足，细菌会进行缺氧分解，造成
3、针对这种现象，本专利技术在传统sbr工艺基础上进行改进，选择生物+化学处理装置对养殖沼液进行深度处理。在20世纪70年代初，光催化法由于其成本低、能耗低、效率高、组装简便且价格低廉的优点而被广泛运用，但选择一种合适的光催化剂很重要，与传统的菌藻共生系统相比，光催化耦合菌藻共生系统具有微藻占比高、污泥遮光性低、沼液处理效率高、能耗低、碳排放量少、抗冲击能力强等特点，为推动污水处理工艺向高效、绿色、低耗的效能型方向发展、实现污水处理的“能源中和”与“碳中和”奠定良好的基础。
技术实现思路
1、现有的菌藻共生系统，存在菌藻光照不足、溶氧不足、能耗高、不利于碳减排等问题，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置及方法。
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，包括序列间歇式活性污泥反应器和位于其内层的光生物反应器；
4、所述序列间歇式活性污泥反应器侧壁的下部和上部分别开设有与内腔连通的进水口和溢流口，内腔中设有能沿轴转动的光生物反应器；所述光生物反应器包括由外至内同轴设置的散热筒和光照柱，散热筒的外壁周向设有若干搅拌桨叶；序列间歇式活性污泥反应器和光生物反应器之间的环形区域作为第一反应区，光生物反应器的内腔作为第二反应区，第一反应区通过设有进水电磁阀的通路与第二反应区连通；所述第一反应区内置有菌藻，底部设有能向上曝气的微孔曝气盘；所述第二反应区通过管路与开设于序列间歇式活性污泥反应器侧壁的排水口连通。
5、作为优选，所述微孔曝气盘外接有曝气泵，曝气泵的输气管路上设有气体流量计。
6、作为优选，所述序列间歇式活性污泥反应器上沿长度方向间隔开设有若干取样口，每个取样口上均设有阀门。
7、作为优选，所述进水口通过设有蠕动泵和转子流量计的进水管与进水桶相连。
8、进一步的，所述转子流量计与第一定时器相连，第一定时器能根据转子流量计的数据控制蠕动泵的运行。
9、作为优选，所述排水口通过设有第二定时器和排水电磁阀的排水管与出水桶相连。
10、作为优选，所述第一反应区内还设有用于测量水质指标的温度探头、ph探头和do探头。
11、进一步的，所述温度探头、ph探头和do探头均与plc自动控制装置相连，plc自动控制装置能根据温度探头、ph探头和do探头所得结果，反馈控制各阀门以及微孔曝气盘和散热筒的运行。
12、作为优选，还包括用于为各用电设备供电的外接电源。
13、第二方面，本专利技术提供了一种利用第一方面任一所述低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置的沼液处理方法，具体如下：
14、待处理沼液经预处理后作为菌藻进水，进入序列间歇式活性污泥反应器的第一反应区；序列间歇式活性污泥反应器以进水-好氧-沉淀-排水-静置的方式间歇运行，同时开启光照柱，对沼液初步净化；在初步净化过程中，好氧菌将含碳有机物降解为二氧化碳和水，同时对含氮有机物进行氨化继而进行硝化生成氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐，将含磷有机物最后降解为正磷酸盐；由氧化降解产生的能量为细菌的代谢活动提供能量，而细菌降解有机质产生的二氧化碳又成为藻类的主要碳源促进了藻类的光合作用；在藻类新陈代谢的过程中能将细菌代谢中产生的物质吸收转化为藻类的细胞物质，藻类光合作用释放出的氧增加了水中的溶解氧，促进了好氧菌的代谢活动使其能够维持正常的生命活动；随后经过沉降阶段，将菌藻沉淀于第一反应区的下部；
15、在第一反应区中经初步净化后的沼液通过进水电磁阀的控制，上清液进入第二反应区，同时，向第二反应区中投加c3n4光催化材料，控制光照柱明暗交替运行，使菌藻在光反应阶段同时进行光催化反应，暗反应阶段作为光催化静置过程；在光催化反应中，光催化材料作为一种光捕捉剂协助菌藻进行废水处理，同时，光催化材料的光催化功能激化藻类孢子使其在水中快速分裂，促进细胞生长而使藻类原位富集并附着于菌群外表面以及反应器壁上，自然形成藻类固定化，此外，光催化材料还能辅助固定二氧化碳；经第二反应区处理后的沼液排出处理装置。
16、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
17、本专利技术得益于将光催化与菌藻共生装置集于一体，使得光照柱能够对第一反应区和第二反应区中的沼液进行更大面积接触，提高沼液有机物去除效率的同时减少大量能耗，并利用菌藻共生机制，微藻通过光合作用产生氧气，作为好氧细菌呼吸降解水体污染物，同时细菌呼吸产生的二氧化碳也能供微藻进行光合作用，在物质代谢方面，在富营养状态下，微藻通过光合作用下吸收利用氮磷等元素合成自身物质，同时向环境中释放有机物，微藻细胞分解也是溶解有机碳的重要来源而细菌能够利用氧气分解微藻产生的分泌物及死亡的藻细胞，产生的分解产物反过来被微藻吸收利用。光生物反应器中的光照柱侧壁设置散热筒，有利于降低光催化过程产生的热量，保持菌藻处于适宜温度运行，同时其外壁添加搅拌桨叶用于搅拌，更有利于光催化反应均匀高效进行，藻类吸收微生物分解有机物产生的co2，则减少了反应过程中温室气体的排放，具有环保效益。
18、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，包括序列间歇式活性污泥反应器和位于其内层的光生物反应器；
2.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述微孔曝气盘(8)外接有曝气泵(6)，曝气泵(6)的输气管路上设有气体流量计(7)。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述序列间歇式活性污泥反应器上沿长度方向间隔开设有若干取样口(19)，每个取样口(19)上均设有阀门。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述进水口(10)通过设有蠕动泵(2)和转子流量计的进水管与进水桶(1)相连。
5.根据权利要求4所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述转子流量计与第一定时器(4)相连，第一定时器(4)能根据转子流量计的数据控制蠕动泵(2)的运行。
6.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述排水口(16)通过设有第二
7.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述第一反应区内还设有用于测量水质指标的温度探头、pH探头(9)和DO探头(18)。
8.根据权利要求7所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述温度探头、pH探头(9)和DO探头(18)均与PLC自动控制装置(5)相连，PLC自动控制装置(5)能根据温度探头、pH探头(9)和DO探头(18)所得结果，反馈控制各阀门以及微孔曝气盘(8)和散热筒(12)的运行。
9.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，还包括用于为各用电设备供电的外接电源(3)。
10.一种利用权利要求1～9任一所述低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置的沼液处理方法，其特征在于，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，包括序列间歇式活性污泥反应器和位于其内层的光生物反应器；
2.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述微孔曝气盘(8)外接有曝气泵(6)，曝气泵(6)的输气管路上设有气体流量计(7)。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述序列间歇式活性污泥反应器上沿长度方向间隔开设有若干取样口(19)，每个取样口(19)上均设有阀门。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述进水口(10)通过设有蠕动泵(2)和转子流量计的进水管与进水桶(1)相连。
5.根据权利要求4所述的一种低能耗光催化-菌藻共生一体化沼液处理装置，其特征在于，所述转子流量计与第一定时器(4)相连，第一定时器(4)能根据转子流量计的数据控制蠕动泵(2)的运行。
6.根据权利要求1所述的一种低...
【专利技术属性】
技术研发人员：李发永，王杰，肖飞，尤永军，张娟香，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：
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