一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法及其装置，所述方法是利用藻类的光合作用和呼吸作用交替对污水进行处理，除去污水中的氮、磷；随后利用絮凝剂将出水中的悬浮藻沉淀去除，再通过超滤膜进一步分离悬浮物和水，提高出水质量。所述装置根据水流方向依次由原水水箱、管式藻类膜系统、超滤膜系统、出水水箱连接而成；所述管式藻类膜系统是由透光管式反应器和不透光管式反应器交替连接而成的，其中透光管式反应器内可设置藻类膜；所述超滤膜系统由加药装置、沉淀池、超滤膜组件组成。采用本发明专利技术的装置按照本发明专利技术的方法对污水进行处理，可以实现污水连续、高效率、高质量地处理，且自动化程度高，设备利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法及其装置
本专利技术涉及污水处理
，具体是一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法及其装置。
技术介绍
随着我国城市化建设进程的加剧，城市污水的排放和产生量日益的增大，城市污水处理厂的运行负荷也随之加大。近年来，国内许多污水处理厂都在进行新建扩建和提标改造的工作，以提高污水处理量和出水水质，减少污水对水环境的污染，特别是污水中氮磷污染物造成的水体富营养化。藻类利用光能进行光合同化作用的过程中，能有效地吸收水中氮磷等营养物质，生成自身的物质。根据这一特点，藻类在污水处理及水环境治理领域有着很好的运用前景。大量研究表明，藻类对生活污水、工业污水、农业污水等污水中的氮、磷等营养物质的去除作用和效果十分显著。因此，以实现污水中氮、磷深度处理和养分再利用的藻类污水处理系统将是一项具有吸引力的技术。藻类膜是利用藻类与载体相结合形成的，国内外研究结果表明，将其用于污水处理相比传统的污水处理技术能更有效的去除污染物，特别是氮磷污染物，同时能够生产藻类生物质产品，利用藻类资源化技术可获得较高的经济效益，降低污水处理成本。Christenson等人（ChristensonLoganB,SimsRonaldC,BiotechnologyandBioengineering,2012,109(7):1674-1684)设计了一种以蓝绿藻生物膜为基础的同步去碳脱氮除磷的废水一体化处理旋转光生物反应器，高营养负荷时，COD、硝酸盐和磷酸盐的去除率分别可达65.68%、79.17%和91.64%。Gao等人（Gao,F.,Yang,Z.H,Li,C.etal,BioresourceTechnology,2015,179:8-12）开发了新型藻类生物膜处理技术（BMPBR），其具有固体载体和浸泡膜组件，用于附属生长的小球藻和次级流出物处理。实验结果表明，新型藻类生物膜处理技术（BMPBR）相比于悬浮生长膜光生物反应器（MPBR）具有更稳定的脱氮效果，藻类生物量也较高。藻类在污水处理中的运用已有了数十年的发展，处理形式有高效藻类塘、生物稳定塘、水力藻类床、藻类光生物反应器和固定化藻类系统等。因藻类的生长繁殖极易受到温度、pH、光照等外界环境因素的影响，藻类的规模化、产业化培养和工程应用受到藻类培养技术和生物反应器的制约。根据现有研究得出，藻类光生物反应器的设计原则：光能利用充分、扩展性好、混合度高、运行条件可控等，其实各种不同类型的光生物反应器(PBR)近几年已经得到了很好的发展，主要分为开放式和封闭式光培养系统两种。两种培养系统各有优缺点，开放式系统投资少、成本低、技术简单，但易受外界环境影响，封闭性系统的可控性好，但工程造价高、难放大培养。近年来，超滤膜技术在藻水分离领域也受到研究，研究主要集中在预处理工艺和膜污染特征方面，要在实际工程中运用超滤膜技术进行藻水分离，需从膜污染、产水量和能耗等方面进行综合考虑。目前，藻类膜的研究更倾向于对新型污染物的去除和从反应器构造方面进行优化，对于超滤膜藻水分离的研究主要在膜污染特征及控制方面。将藻类膜去除污染物与超滤膜藻水分离两项技术结合，组成完整污水处理体系的研究较少。能研发出能投入实际污水处理应用的藻类膜-超滤膜污水处理装置对藻类膜污水处理技术的发展具有十分重要的意义。由本申请的第一专利技术人魏群领头的课题组一直从事于藻类/藻类膜脱氮除磷的研究，孙红云在其硕士毕业论文“混合藻藻类膜污水处理实验研究”中研究了淡水藻种类、藻类膜载体、添加有机碳源及光暗比对藻类膜脱氮除磷效果的影响。陈延飞在其硕士毕业论文“新型藻类膜工艺系统污水脱氮除磷实验研究”中提出了构建以进(原)水水箱、蠕动泵、藻类膜反应器、斜板沉淀池、超滤膜装置和出水水箱组成的藻类膜工艺系统，利用藻类生物膜、超滤膜双膜系统处理生活污水，提高出水的水质。由本申请人提出的专利CN201310380921.0公开了一种污水脱氮除磷深度处理方法，所述方法主要包括预处理、藻类膜生物反应器处理、斜板沉淀池处理和膜滤处理。污水首先进行预处理，然后进入藻类膜生物反应器，对污水进行高效脱氮除磷，随后进入斜板沉淀池，使悬浮物得到沉淀，以防对后续的滤膜造成堵塞，最后污水通过膜组件过滤，滤液储备在透过液水池中以便进行再利用。但是，论文“新型藻类膜工艺系统污水脱氮除磷实验研究”公开的藻类膜反应器和专利CN201310380921.0公开的藻类膜生物反应器都是由安装有藻类膜的反应器串联而成的，在室温、光强为3000～4500lx的连续光照条件下进行污水处理的，藻类长期在光照下生长，成熟老化速度快，藻类膜的使用寿命短，藻类腐败造成的二次污染严重；光照能耗高且需要经常对脱落的藻类进行处理。另外论文“新型藻类膜工艺系统污水脱氮除磷实验研究”公开的藻类膜工艺系统虽然在实验室试验阶段具有较好的去污效果，但是当投入实际污水处理时，去污效果有所下降，藻类膜反应器出水中悬浮藻多，容易堵塞超滤膜，所以该藻类膜工艺系统目前仅是停留在实验室试验阶段。因此，如何对藻类膜工艺系统及其污水处理工艺进行改进，以提高藻类膜工艺系统实际运行时处理污水的效率和能力、出水水质仍是我们目前研究的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法及其装置，采用本专利技术的装置按照本专利技术的方法对污水进行处理，可以实现污水连续、高效率、高质量地处理，且自动化程度高，设备利用率高。本专利技术的技术方案如下：一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法，包括以下步骤：（1）培养藻类膜。（2）将需要处理的污水先储存在原水水箱中，通过添加酸溶液或碱溶液调节pH值，同时利用重力作用将污水中的重物沉淀下来。（3）在常温下，将原水水箱中的污水送入安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h，利用藻细胞的光合作用除去污水中的氮、磷；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h，利用悬浮藻的呼吸作用除去污水中的氮、磷，并消耗污水中的溶解氧。（4）再将无藻类膜的反应器中的污水及悬浮活藻排入到另一安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到另一无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h。（5）将若干个安装有藻类膜的反应器和无藻类膜的反应器交替连接，循环步骤（4）若干次，直至污水中的COD、TP、TN和NH4+-N符合出水要求。（6）将符合出水要求的污水排入到沉淀池中，加入絮凝剂，使污水中的悬浮藻沉降下来，再利用超滤膜对沉淀池中的上清液进行超滤处理，进一步分离悬浮物和水，实现污水连续、高效率、高质量地处理。一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的装置，根据水流方向依次由原水水箱、管式藻类膜系统、超滤膜系统、出水水箱连接而成。所述管式藻类膜系统是由透光管式反应器和不透光管式反应器交替连接而成的，其中透光管式反应器内可设置藻类膜。所述超滤膜系统由加药装置、沉淀池、超滤膜组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n（1）培养藻类膜；/n（2）将需要处理的污水先储存在原水水箱中，通过添加酸溶液或碱溶液调节pH值，同时利用重力作用将污水中的重物沉淀下来；/n（3）在常温下，将原水水箱中的污水送入安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h，利用藻细胞的光合作用除去污水中的氮、磷；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h，利用悬浮藻的呼吸作用除去污水中的氮、磷，并消耗污水中的溶解氧；/n（4）再将无藻类膜的反应器中的污水及悬浮活藻排入到另一安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到另一无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h；/n（5）将若干个安装有藻类膜的反应器和无藻类膜的反应器交替连接起来，循环步骤（4）若干次，直至污水中的COD、TP、TN和NH

【技术特征摘要】
1.一种利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）培养藻类膜；
（2）将需要处理的污水先储存在原水水箱中，通过添加酸溶液或碱溶液调节pH值，同时利用重力作用将污水中的重物沉淀下来；
（3）在常温下，将原水水箱中的污水送入安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h，利用藻细胞的光合作用除去污水中的氮、磷；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h，利用悬浮藻的呼吸作用除去污水中的氮、磷，并消耗污水中的溶解氧；
（4）再将无藻类膜的反应器中的污水及悬浮活藻排入到另一安装有藻类膜的反应器中，污水在光照强度为3000-100000lux的条件下处理4-48h；随后，将污水及脱落的悬浮活藻排入到另一无藻类膜的反应器中，在黑暗条件下处理1-48h；
（5）将若干个安装有藻类膜的反应器和无藻类膜的反应器交替连接起来，循环步骤（4）若干次，直至污水中的COD、TP、TN和NH4+-N符合出水要求；
（6）将符合出水要求的污水排入到沉淀池中，加入絮凝剂，使污水中的悬浮藻沉降下来，再利用超滤膜对沉淀池中的上清液进行超滤处理，进一步分离悬浮物和水，实现污水连续、高效率、高质量地处理。


2.根据权利要求1所述利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法，其特征在于，所述藻类膜的培养包括对载体进行预处理、藻类挂膜、藻类膜驯化，具体步骤如下：
（1）对载体进行预处理：将载体浸泡在0.05-1.5mol/L的NaHCO3溶液中，浸泡23-25h后，用去离子水冲洗3-5遍，将得到的载体在浓度为0.05-2.0mol/L的盐酸中浸泡6-14h，用去离子水冲洗3-5遍并晾干后把其安装在培养装置内；
（2）藻类挂膜：往培养装置内加入BG11培养基，以初始浓度为0.1-5g/L在培养基中接种藻类，混匀后静态培养至藻类膜基本挂膜完成；
（3）藻类膜驯化：按水力停留时间设定流量往培养装置内通入待处理污水，等量置换出培养装置内的培养基，直至将培养基完全置换出来，即完成藻类膜的驯化可开始处理污水。


3.根据权利要求1或2所述利用藻类膜联合超滤膜处理污水的方法，其特征在于，所述藻类是鞘藻、水华鱼腥藻、蛋白核小球藻、斜生栅藻、水网藻、阿氏颤藻中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏群，罗晓暄，谭杰伟，马湘蒙，刘创贤，王磊，叶华，
申请(专利权)人：广西大学，广西华坤检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45