申請日2014.10.21
公開(公告)日2015.03.25
IPC分類號C02F9/14; C10L1/02; C12P7/64
摘要
本發明公開了一種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，包括污水處理步驟、污水分離步驟、油脂誘導積累步驟、油脂收獲步驟和提煉生物柴油步驟;污水處理步驟采用多層串聯開放式反應器進行處理;污水分離步驟采用膜分離生物反應器進行分離;油脂誘導積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應器進行油脂積累;油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進行油脂收獲。本方法，采用膜分離生物反應器，利用超濾膜的分離作用，可截留微藻，實現藻污混合液的分離，而達標污水既可排放，節能減排，綠色環保。采用螺旋彎管密閉式反應器進行油脂積累，具有更高的光能利用率，促進了微藻光合作用，減少了占地面積，提高了空間利用率。
權利要求書
1.利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：包括污水處理步驟、污水分離步驟、油脂誘導積累步驟、油脂收獲步驟和提煉生物柴油步驟;
所述污水處理步驟采用多層串聯開放式反應器進行處理;
所述污水分離步驟采用膜分離生物反應器進行分離;
所述油脂誘導積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應器進行油脂積累;
所述油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進行油脂收獲。
2.根據權利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述污水處理步驟具體為將污水由調節池調節至PH為6～8，溫度為10～35℃后，進入多層串聯開放式反應器中，然后在多層串聯開放式反應器中接種微藻，控制接種微藻的密度為20～50%，通入二氧化碳進行曝氣使藻污混合液充分混合均勻，在光照條件下，通入流速為(0.15～0.35m3/min/m2)，控制污水處理的總時間為2～20h。
3.根據權利要求2所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述多層串聯開放式反應器為設置有上下若干層反應池的開放式反應池，若干層反應池串聯式設置，每一層反應池之間設置有隔板，每一層反應池的底部設置有CO2進氣口。
4.根據權利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述隔板為向開放式反應池任意一端同方向傾斜的隔板，設置傾斜的角度為1～3°。
5.根據權利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述每一層開放式反應池底部的中部位置還設置有光照裝置。
6.根據權利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述每一層開放式反應池的上方還覆蓋有一層透光薄膜。
7.根據權利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述污水分離步驟具體為將藻污混合液送入膜分離生物反應器，通過超濾膜進行分離污水和微藻濃縮液，設置分離模式為連續進水的同時連續出水。
8.根據權利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述油脂誘導積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調節池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量為微藻濃縮液質量的2～3倍，充分混合靜置，形成低氮藻污混合液。
9.根據權利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述油脂誘導積累步驟具體為在氣動隔膜泵的動力下，將低氮藻污混合液送入螺旋彎管密閉式反應器進行油脂誘導積累，設置油脂積累時間為20～50h;所述螺旋彎管密閉式反應器為螺旋上升式聚乙烯管。
10.根據權利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其特征在于：所述油脂收獲步驟具體為將經過油脂誘導積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進行自然沉降形成高油脂含量微藻，從收獲池下方收獲高油脂含量微藻。
說明書
利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法
技術領域
本發明涉及一種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，屬于水污染處理技術領域。
背景技術
我國的資源結構特點是貧油、少氣、富煤，我國已經進入石油資源相對短缺的時期。發展經濟清潔的綠色燃料，已成為確保國民經濟可持續發展和國家能源安全的重中之重。微藻含有豐富的脂質，具有光合作用效率高、環境適應能力強、生長周期短、生物產量高的特點，成為國內外公認的生產生物質能源的理想原料。發展生產微藻生物柴油，是緩解柴油供應緊張的有效途徑，對我國綠色能源的發展，具有極為重要的戰略意義。
我國的CO2排放量位居世界第二，CO2減排壓力與日俱增。而CO2是微藻生長最主要的原料，生產1噸微藻生物柴油，需要消耗7噸左右的CO2。工業煙道尾氣是產生大量CO2的主要排放源。將煙道尾氣中的CO2進行回收作為微藻生長的主要原料，更具經濟環保、符合自然界循環的獨特優勢，對解決我國CO2造成的環境壓力問題，有著很重要的現實意義。
隨著城市的工業化發展和人民生活水平的提高，產生了越來越多的污水�，F有的傳統污水處理方法費用較高;易產生臭氣，影響附近的環境衛生; 污泥產率高且含有大量有機物;處理后出水的還存在氮磷含量較高等問題。尋找更為節能和環境友好的污水處理工藝變得非常迫切。而利用微藻處理污水目前正成為一個可供選擇的、具有潛在工業價值的生物質三級處理方法，具有廣闊前景。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，其創新點在于：包括污水處理步驟、污水分離步驟、油脂誘導積累步驟、油脂收獲步驟和提煉生物柴油步驟;
所述污水處理步驟采用多層串聯開放式反應器進行處理;
所述污水分離步驟采用膜分離生物反應器進行分離;
所述油脂誘導積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應器進行油脂積累;
所述油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進行油脂收獲。
進一步的，所述污水處理步驟具體為將污水由調節池調節至PH為6～8，溫度為10～35℃后，進入多層串聯開放式反應器中，然后在多層串聯開放式反應器中接種微藻，控制接種微藻的密度為20～50%，通入二氧化碳進行曝氣使藻污混合液充分混合均勻，在光照條件下，通入流速為0.15～0.35m3/min/m2，控制污水處理的總時間為2～20h。
進一步的，所述多層串聯開放式反應器為設置有上下若干層反應池的開放式反應池，若干層反應池串聯式設置，每一層反應池之間設置有隔板，每一層反應池的底部設置有CO2進氣口。
進一步的，所述隔板為向開放式反應池任意一端同方向傾斜的隔板，設置傾斜的角度為1～3°。
進一步的，所述每一層開放式反應池底部的中部位置還設置有光照裝置。
進一步的，所述每一層開放式反應池的上方還覆蓋有一層透光薄膜。
進一步的，所述污水分離步驟具體為將藻污混合液送入膜分離生物反應器，通過超濾膜進行分離污水和微藻濃縮液，設置分離模式為連續進水的同時連續出水。
進一步的，所述油脂誘導積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調節池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量為微藻濃縮液質量的2～3倍，充分混合靜置，形成低氮藻污混合液。
進一步的，所述油脂誘導積累步驟具體為在氣動隔膜泵的動力下，將低氮藻污混合液送入螺旋彎管密閉式反應器進行油脂誘導積累，設置油脂積累時間為20～50h;所述螺旋彎管密閉式反應器為螺旋上升式聚乙烯管。
進一步的，所述油脂收獲步驟具體為將經過油脂誘導積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進行自然沉降形成高油脂含量微藻，從收獲池下方收獲高油脂含量微藻。
本發明的有益效果如下：
(1)本發明的這種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法，采用多層串聯開放式反應器，在多層串聯開放式反應器中接種微藻，通入CO2進行曝氣，實現藻污混合的均勻混合，保證微藻能高效處理污水。在多層串聯開放式反應器提供的有利生長條件下，微藻在極端的時間內能吸收轉化污水中氮磷、富集重金屬離子、分解含碳有機物，達到處理污水的目的，自身呈指數型快速生長、大量繁殖、積累糖類、油脂等營養物質。此外，微藻光合作用形成高pH,可起一定的消毒作用;產生的大量氧氣，可減少因污水中缺氧而形成的刺激性惡臭氣體。
(2) 本發明的這種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的的方法，采用膜分離生物反應器，利用超濾膜的分離作用，可截留微藻，實現藻污混合液的分離，而達標污水既可排放，節能減排，綠色環保。
(3)本發明的這種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的的方法，采用螺旋彎管密閉式反應器進行油脂積累，具有更高的光能利用率，促進了微藻光合作用，減少了占地面積，提高了空間利用率。
(4)本發明的這種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的的方法，采用漏斗式收獲池進行油脂收獲，利用自然沉降便于從下方收集微藻。自然沉降可去除50﹪-80﹪的藻細胞，剩余微藻選用氣浮或絮凝沉降等方法除去，該種微藻收集方法節能環保。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明的技術方案作詳細說明。
實施例1
一種利用微藻耦合光生物反應器處理污水與生產柴油的方法：
污水處理步驟具體為將污水由調節池調節至PH為7，溫度為25℃后，進入多層串聯開放式反應器中，然后在多層串聯開放式反應器中接種微藻，控制接種微藻的密度為30%，通入二氧化碳進行曝氣使藻污混合液充分混合均勻，在光照條件下，通入流速為0.23m3/min/m2，控制污水處理的總時間為15h。
其中，多層串聯開放式反應器為設置有上下若干層反應池的開放式反應池，若干層反應池串聯式設置，每一層反應池之間設置有隔板，每一層反應池的底部設置有CO2進氣口，隔板為向開放式反應池任意一端同方向傾斜的隔板，設置傾斜的角度為1°。
污水分離步驟具體為將藻污混合液送入膜分離生物反應器，通過超濾膜進行分離污水和微藻濃縮液，設置分離模式連續進水的同時連續出水。
油脂誘導積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調節池中，加入低氮或缺氮污水，控制低氮或缺氮污水的加入量為微藻濃縮液質量的2.5倍，充分混合靜置，形成低氮藻污混合液，將低氮藻污混合液送入螺旋彎管密閉式反應器進行油脂誘導積累，設置油脂積累時間為35h;螺旋彎管密閉式反應器采用螺旋上升式聚乙烯管。
油脂收獲步驟具體為將經過油脂誘導積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進行自然沉降形成高油脂含量微藻，從收獲池下方收獲高油脂含量微藻。
本實施例中，微藻收集率為98～99%，污水處理后的清潔度為1GA～1GB，可以達標排放，油脂誘導后的油脂干重達到60%以上，即1g干藻誘導產生的油脂為0.6g以上。
實施例2
在實施例1的基礎之上，在每一層開放式反應池底部的中部位置還設置有光照裝置。
本實施例中在每層反應池底部配有光照裝置，以便在陰雨天氣也可為微藻生長的提供一定強度的光照和熱量。
