CN103922548A - 利用废水培养高油微藻的生物反应装置 - Google Patents

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CN103922548A CN201410184053.3A CN201410184053A CN103922548A CN 103922548 A CN103922548 A CN 103922548A CN 201410184053 A CN201410184053 A CN 201410184053A CN 103922548 A CN103922548 A CN 103922548A
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刘红
米静
谢倍珍
刘博杰
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Abstract

本发明设计了一种利用生活污水培养高油微藻的生物反应装置，实现废水的深度处理和高油微藻的培养，为微藻生物柴油产业化奠定实验基础。该装置的结构由连续培养微藻的廊道式生物反应器和反应器支架两部分构成。反应器由水解酸化池、二沉池I、二沉池II、微藻培养池组成。废水通过水解酸化池增强其可生化性，进入沉淀池完成泥水分离，在微藻培养池中作为微藻廉价的营养物质，通过连续培养的方式以及培养条件的优化，培养出高油微藻。本装置结构简单，易于组装。还可用于其他高附加值产品的微藻的培养。

Description

利用废水培养高油微藻的生物反应装置
技术领域
本发明设计了一种利用废水培养高油微藻的生物反应装置，在去除废水中氮磷的同时培养出富含油脂的微藻，进一步推动微藻生物柴油的产业化。
背景技术
随着化石燃料的不断消耗，全球变暖也越来越严重，寻求可以替代化石燃料的可再生清洁能源迫在眉睫。生物柴油因其可高度生物降解，毒性低，较温和，零CO2排放，含氧量高，燃烧性能好等优点受到广泛关注。微藻生物柴油作为第三代生物柴油，克服了以粮食和油料作物为原料的占地大、数量少等缺点，凭借其生物量大、光合效率高、易培养、生长周期短、油脂含量高，吸收CO2，占地面积小，能耐受苛刻环境条件等一系列优点，被认为是最有可能替代化石燃料的新能源。
虽然微藻作为生物柴油的生产原料具有不可比拟的优势，但是绝大多数生产生物柴油的微藻是淡水藻类，在耗费大量淡水资源的同时还需外加营养元素，不仅增加微藻生产生物柴油的成本，而且污染环境。针对这一问题，研究者提出利用废水培养微藻的措施，实现水资源再生利用的同时为微藻生产生物柴油提供充足而廉价的原料。然而，具有高生物质产量和高油脂产率的藻种对于培养条件要求较为苛刻，直接应用到污水中，存在着微藻难成为优势生物的难题。如果对污水进行灭菌处理，培养成本又将大大提高。
因此，开发出利用废水培养高油微藻的高效生物反应器是至关重要的。
发明内容
针对以上提到的问题，本发明提出了一个利用废水培养高油微藻的生物反应装置。该装置主要由两部分构成：连续培养微藻的廊道式生物反应器和反应器支架。
连续培养微藻的廊道式生物反应器是一个廊道式的有机玻璃反应池。反应池有效容积为11.5L，廊道式生物反应器反应器由水解酸化池(厌氧池)、两个二沉池(二沉池I、二沉池II)和微藻培养池(好氧池)组成。厌氧池，前端设有进水口，回流污泥进口，二沉池I设有回流污泥出口；二沉池I与二沉池II间设有溢流口(溢流口I)，尺寸为20mm*17mm，即开口高度低于进水口下端2mm，使得泥水分离的污水溢流入二沉池II。二沉池II与好氧池之间也设有溢流口(溢流口II)，尺寸为20mm*19mm，即开口高度低于溢流口I下端2mm，使得二次泥水分离的污水溢流入好氧池；好氧池末端设有出水口，出水口下端低于溢流口II下端2mm，使得好氧池中的出水能够流出出水口，避免其逆流回到二沉池而污染污泥。在厌氧池和二沉池的顶端有一个有机玻璃顶盖，其上有4个圆孔，厌氧池上的2个圆孔***橡胶塞，用于实现厌氧环境。
污水进入厌氧池和其中的含水解酸化菌的污泥混合，对污水进行水解酸化作用，增强其可生化性；混合污水和污泥进入二沉池I静止分层，下层污泥回流到厌氧池，实现污泥的循环，上层污水溢流进入二沉池II；再次泥水分离，上层污水溢流进入好氧池被微藻利用。经过水解酸化和两次泥水分离，进入好氧池的污水中细菌较少、COD较低，细菌的活性很低，在光照下，微藻占据优势地位大量生长，实现了高密度培养。同时，优化培养条件(如好氧池曝气量，微藻水力停留时间等)驯化出高油脂产率的微藻。
反应器支架的材质是有机玻璃，针对廊道式微藻培养反应器的结构特点设计的。反应器厌氧池的搅拌是通过磁力搅拌的方法实现的，反应器支架上设有安装直流电机的位点，电机旋转时会带动定制的“T”型的两端分别有N、S极磁性的有机玻璃模块，从而使反应器主体的厌氧池内的转子转动，实现搅拌的效果。
附图说明
图1为本发明装置反应器结构的前侧视图。
图2为本发明装置反应器结构的俯视图。
图3为本发明装置反应器支架的前侧视图
图4为本发明装置反应器支架的俯视图
图中：1是有机玻璃反应器壁(共5面)；2是回流污泥进泥口；3是水解酸化池和二沉池的顶盖；4是回流污泥出口；5是二沉池II的溢流口II；6是反应器进水口；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是微藻培养池；14是固定反应器顶盖的螺丝插口；15反应器支架直流电机转动轴***口；16是T型有机玻璃模块放置口。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。按照附图1、图2所示组装该装置，按照图3、图4，将安装用于搅拌的直流电机和“T”型有机玻璃模块，使得9中搅拌方向为逆时针，10中搅拌方向为顺时针；在进水口2和出水口7处连上硅胶管，分别用于泵入废水和收集出水。在出水口7处放置0.45um的滤纸，用于阻止藻细胞随出水流出用好氧池13。硅胶管连接回流污泥出口4和进泥口6，保证污泥的循环。
装置稳定运行时，含有大量有机碳污染的废水，通过蠕动泵和硅胶管，连续由反应池进水口2进入到厌氧池9、10，经过水解酸化预处理后，进入二沉池I(11)进行第1次泥水分离，下层污泥通过蠕动泵从回流污泥出口4回到进泥口6，上层污水从溢流口I(8)进入二沉池II(12)，再次泥水分离，上层污水从溢流口II(5)进入好氧池13，为好氧池中的微藻提供营养物质，实现微藻的连续培养，通过其他培养条件的优化，培养出高生物质产量和高油脂产率的微藻。

Claims (4)

1.一种利用废水培养高油微藻的生物反应装置，其特征在于：主要有两部分构成，连续培养微藻的廊道式生物反应器和反应器支架。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于：连续培养微藻的廊道式生物反应器是由水解酸化池(厌氧池)、两个二沉池(二沉池I、二沉池II)和微藻培养池(好氧池)组成。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于：二沉池I与二沉池II间设有溢流口I，开口高度低于进水口下端2mm；二沉池II与好氧池之间设有溢流口II,开口高度低于溢流口I下端2mm。出水口下端低于溢流口II下端2mm。保证废水能够从进水口进入，依次通过厌氧池、二沉池、好氧池，从出水口流出。
4.反应器支架上设有安装直流电机的位点，电机旋转时会带动定制的“T”型的两端分别有N、S极磁性的有机玻璃模块，从而使反应器主体的厌氧池内的转子转动，实现搅拌的效果。
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