申請(qǐng)日2016.05.31

　　公開(公告)日2016.11.09

　　IPC分類號(hào)C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開一種廁所廢水處理系統(tǒng)，包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器;上流式厭氧污泥床反應(yīng)器自下而上為反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)、三相分離器;上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器通過折流管相連;微藻光生物反應(yīng)器器壁為中空夾層的密封材料;微藻光生物反應(yīng)器頂部設(shè)置有進(jìn)料口與透氣口、底部設(shè)有微藻回收出料口;微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)有多塊豎直放置的導(dǎo)光板，將微藻光生物反應(yīng)器分隔成若干個(gè)串聯(lián)的降流區(qū)與升流區(qū)，微藻光生物反應(yīng)器右側(cè)上部設(shè)有擋流板與總排口。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，基建成本低，在產(chǎn)甲烷的同時(shí)利用廢水中的氮磷培養(yǎng)微藻，兼具能源和資源雙回收。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種廁所廢水處理系統(tǒng)，包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器，其特征在于：所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與所述的微藻光生物反應(yīng)器管路連接，所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器自下而上為反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和設(shè)有三相分離器的三相分離區(qū)，所述的反應(yīng)區(qū)的底部設(shè)有進(jìn)水管和帶有控制閥的排泥口;所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器內(nèi)腔填充厭氧顆粒污泥;所述的沉淀區(qū)與所述的微藻光生物反應(yīng)器管路連通;所述三相分離器的頂部設(shè)有排氣口;所述的微藻光生物反應(yīng)器頂部設(shè)有進(jìn)料口與透氣口、底部設(shè)有帶控制閥門的微藻回收出料口;微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)腔由多塊豎直的導(dǎo)光板分割成水平方向排布的獨(dú)立子腔，相鄰子腔之間留有用于連通的間隙，相鄰的間隙錯(cuò)位排列，所述的子腔通過錯(cuò)位的間隙交替排列的間隙形成升流區(qū)與降流區(qū)交替串聯(lián)的流路;微藻光生物反應(yīng)器出液口處的子腔配有總排液口。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器左側(cè)底部的進(jìn)水為廁所廢水，內(nèi)部填充厭氧顆粒污泥;所述的沉淀區(qū)的外圍設(shè)有溢流堰，并且溢流堰底部設(shè)有出水口，所述的沉淀區(qū)的出水口通過折流管與所述的微藻光反應(yīng)器最前端子腔的進(jìn)液口連通。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：微藻光反應(yīng)器最前端的第一塊導(dǎo)光板上端與反應(yīng)器頂部連接，下端與反應(yīng)器本體底部留有空隙;第二塊導(dǎo)光板下端與反應(yīng)器底部連接，上端與反應(yīng)器頂部留有空隙，依次類推，直至位于微藻光反應(yīng)器最末端的最后一塊導(dǎo)光板上端與反應(yīng)器頂部連接，下端與反應(yīng)器留有空隙， 保證微藻光生物反應(yīng)器最前端的子腔為降流區(qū)，微藻光生物反應(yīng)器最末端的子腔為升流區(qū)。

　　4.如權(quán)利要求3所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的微藻光生物反應(yīng)器為封閉式;所述的微藻光生物反應(yīng)器通過三塊與反應(yīng)器內(nèi)壁留有空隙的導(dǎo)光板分隔成兩個(gè)降流區(qū)與兩個(gè)升流區(qū);所述的微藻光生物反應(yīng)器器壁材質(zhì)為低輻射玻璃。

　　5.如權(quán)利要求2所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器高度與上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中部直徑之比為6～8:1;所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器的高度之比為1.2～1.5:1。

　　6.如權(quán)利要求5所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的微藻光生物反應(yīng)器呈長方體狀，所述的微藻光生物反應(yīng)器長、寬、高之比為1.5～2：1：1;所述的微藻光生物反應(yīng)器中降流區(qū)與升流區(qū)的體積比為1:1.5～2。

　　7.如權(quán)利要求6所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的微藻光生物反應(yīng)器通過進(jìn)料口投加碳酸氫鹽或碳酸鹽，所述的碳酸氫鹽或碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸鉀的一種、兩種或多種。

　　8.如權(quán)利要求1所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：每個(gè)所述的子腔頂部設(shè)置一個(gè)透氣口，并且所述的微藻光生物反應(yīng)器最末端的子腔設(shè)有總排液口，并且所述的總排液口與最后的子腔之間所述的微藻光生物反應(yīng)器的擋流板長度與微藻光生物反應(yīng)器的高度 之比為1：7～8;所述的總排液口到微藻光生物反應(yīng)器頂部的距離與微藻光生物反應(yīng)器高度之比為1:8～11。

　　9.如權(quán)利要求4所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的導(dǎo)光板為聚碳酸酯材質(zhì)的平板或楔形板。

　　10.如權(quán)利要求9所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的導(dǎo)光板高度與微藻光生物反應(yīng)器高度之比為0.7～0.9：1。

　　說明書

　　一種廁所廢水處理系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種廁所廢水處理系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　近年來，污水處理廠主要集中去除有機(jī)和無機(jī)污染物，然而，人們逐漸意識(shí)到這些有機(jī)或無機(jī)成分具有巨大的回收價(jià)值，有助于解決當(dāng)前面臨的資源枯竭問題。由于城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展及節(jié)水意識(shí)的增強(qiáng)，人們普遍使用中水沖洗便池，廢水及排泄物隨市政管道進(jìn)水污水處理廠，因而也使其中有價(jià)值的成分更難回收利用。目前，世界上主要的磷來源于磷礦石，而磷礦資源正逐漸枯竭。研究發(fā)現(xiàn)，家庭排放的廢水中，其40%的磷和69%的氮存在于尿液，28%的磷與13%的氮在糞便中，如果將這些磷氮資源回收利用，將產(chǎn)生巨大的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。

　　厭氧消化技術(shù)可以高效處理廁所廢水，將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷氣體;微藻可以利用生活污水中富含的氮、磷等營養(yǎng)元素促進(jìn)其生長，并且實(shí)現(xiàn)廢水處理。微藻生物質(zhì)可以生產(chǎn)生物燃料，緩解當(dāng)下化石能源短缺的難題，又可以直接作為肥料為土壤和谷物提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)。微藻技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)可再生生物燃料的生產(chǎn)以及高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，具有良好的環(huán)境、能源和經(jīng)濟(jì)效益。

　　另外，微藻生長的三個(gè)重要因素分別為光照、溫度和碳源。一個(gè)高效的微藻光生物反應(yīng)器應(yīng)能保證所有微藻細(xì)胞得到充足的光照，然而，在實(shí)際培養(yǎng)過程中，微藻細(xì)胞間會(huì)相互遮擋，使得入射光強(qiáng)度沿其傳播方向遞減，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)光分布不均，阻礙微藻的生長。為了增加微藻的產(chǎn)量，需要投入更多的光源以維持微藻細(xì)胞增長，明顯增加了光源投資及運(yùn)行成本。溫度也是影響微藻生長的重要因子。傳統(tǒng)系統(tǒng)中，長時(shí)間強(qiáng)光照射會(huì)導(dǎo)致封閉式系統(tǒng)內(nèi)溫度急劇升高，過高的溫度會(huì)引發(fā)微藻產(chǎn)量降低，甚至使其死亡。因而，若要實(shí)現(xiàn)微藻高效生長，必須安裝溫度控制系統(tǒng)，這也導(dǎo)致成本增加。碳源的供應(yīng)也嚴(yán)重影響微藻的生長，在封閉式反應(yīng)器中鼓泡通入含有二氧化碳的壓縮氣體無疑也會(huì)使成本上升;而在敞開式反應(yīng)器中，雖可以無成本的利用空氣中的二氧化碳作為碳源，但反應(yīng)器中的溫度無法得到控制，還極易被污染或破壞，嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　因此，有必要開發(fā)一種能夠處理廁所廢水，并將其中的能源高效回收利用，同時(shí)促進(jìn)微藻生長的生物反應(yīng)器系統(tǒng)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)目前的廁所廢水處理設(shè)備存在上述問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，基建成本低，在產(chǎn)甲烷的同時(shí)利用廢水中的氮磷培養(yǎng)微藻，兼具能源和資源雙回收的廁所廢水處理系統(tǒng)。

　　本發(fā)明所述的一種廁所廢水處理系統(tǒng)，包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器，其特征在于：所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與所述的微藻光生物反應(yīng)器管路連接，所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器自下而上為反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和設(shè)有三相分離器的三相分離區(qū)，所述的反應(yīng)區(qū)的底部設(shè)有進(jìn)水管和帶有控制閥的排泥口;所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器內(nèi)腔填充厭氧顆粒污泥;所述的沉淀區(qū)與所述的微藻光生物反應(yīng)器管路連通;所述三相分離器的頂部設(shè)有排氣口;所述的微藻光生物反應(yīng)器頂部設(shè)有進(jìn)料口與透氣口、底部設(shè)有帶控制閥門的微藻回收出料口;微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)腔由多塊豎直的導(dǎo)光板分割成水平方向排布的獨(dú)立子腔，相鄰子腔之間留有用于連通的間隙，相鄰的間隙錯(cuò)位排列，所述的子腔通過錯(cuò)位的間隙交替排列的間隙形成升流區(qū)與降流區(qū)交替串聯(lián)的流路;微藻光生物反應(yīng)器出液口處的子腔配有總排液口。

　　所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器左側(cè)底部的進(jìn)水為廁所廢水，內(nèi)部填充厭氧顆粒污泥;所述的沉淀區(qū)的外圍設(shè)有溢流堰，并且溢流堰底部設(shè)有出水口，所述的沉淀區(qū)的出水口通過折流管與所述的微藻光反應(yīng)器最前端子腔的進(jìn)液口連通。

　　微藻光反應(yīng)器最前端的第一塊導(dǎo)光板上端與反應(yīng)器頂部連接，下端與反應(yīng)器本體底部留有空隙;第二塊導(dǎo)光板下端與反應(yīng)器底部連接，上端與反應(yīng)器頂部留有空隙，依次類推，直至位于微藻光反應(yīng)器最末端的最后一塊導(dǎo)光板上端與反應(yīng)器頂部連接，下端與反應(yīng)器留有空隙，保證微藻光生物反應(yīng)器最前端的子腔為降流區(qū)，微藻光生物反應(yīng)器最末端的子腔為升流區(qū)。

　　所述的微藻光生物反應(yīng)器為封閉式;所述的微藻光生物反應(yīng)器通過三塊與反應(yīng)器內(nèi)壁留有空隙的導(dǎo)光板分隔成兩個(gè)降流區(qū)與兩個(gè)升流區(qū);所述的微藻光生物反應(yīng)器器壁材質(zhì)為低輻射玻璃。

　　所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器高度與上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中部直徑之比為6～8:1;所述的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與微藻光生物反應(yīng)器的高度之比為1.2～1.5:1;

　　所述的微藻光生物反應(yīng)器呈長方體狀，所述的微藻光生物反應(yīng)器長、寬、高之比為1.5～2：1：1;所述的微藻光生物反應(yīng)器中降流區(qū)與升流區(qū)的體積比為1:1.5～2。

　　所述的微藻光生物反應(yīng)器通過進(jìn)料口投加碳酸氫鹽或碳酸鹽，所述的碳酸氫鹽或碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸鉀的一種、兩種或多種。

　　每個(gè)所述的子腔頂部設(shè)置一個(gè)透氣口，并且所述的微藻光生物反應(yīng)器最末端的子腔設(shè)有總排液口，并且所述的總排液口與最后的子腔之間所述的微藻光生物反應(yīng)器的擋流板長度與微藻光生物反應(yīng)器的高度之比為1：7～8;所述的總排液口到微藻光生物反應(yīng)器頂部的距離與微藻光生物反應(yīng)器高度之比為1:8～11。

　　所述的導(dǎo)光板為聚碳酸酯材質(zhì)的平板或楔形板。

　　所述的導(dǎo)光板高度與微藻光生物反應(yīng)器高度之比為0.7～0.9：1。

　　一種廁所廢水處理系統(tǒng)中上流式厭氧污泥床反應(yīng)器可由鋼筋混凝土和鋼板制作。其工作過程如下：廁所廢水由管道進(jìn)入上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，含有機(jī)物、氮及磷的廢水與厭氧顆粒污泥反應(yīng)，經(jīng)消化處理后，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器上部的三相分離器完成氣、液、固三相的分離。其中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷氣體，氣體經(jīng)過三相分離器收集，通過排氣口排出并收集;厭氧顆粒污泥自動(dòng)滑落至沉淀區(qū)進(jìn)行下一次消化反應(yīng);消化處理后的廢水流入溢流堰，隨后經(jīng)過折流管自流至微藻光生物反應(yīng)器，廢水在導(dǎo)光板的作用下逐步通過降流區(qū)與升流區(qū)，微藻利用厭氧消化后廢水中殘留的氮、磷促進(jìn)自身生長。投加到微藻光生物反應(yīng)器中的碳酸氫鹽或碳酸鹽會(huì)為微藻生長提供足夠的二氧化碳，產(chǎn)生的氧氣通過微藻光生物反應(yīng)器頂部透氣口排出。經(jīng)微藻處理利用后的水流經(jīng)擋流板，通過總排口排出。待微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻生物量達(dá)到一定濃度時(shí)，通過微藻回收出料口，將微藻收集利用。

　　本發(fā)明提供的一種廁所廢水處理系統(tǒng)的有益效果是：1)采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器處理高濃度廁所廢水，利用厭氧消化工藝，將其中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣生物能源。2)微藻光生物反應(yīng)器處理厭氧消化處理后的廢水，一方面微藻可以高效去除廢水中高濃度的氮、磷，另一方面可以促進(jìn)微藻的生長，使得氮磷資源得到充分利用。3)微藻光生物反應(yīng)器采用中空結(jié)構(gòu)，利于保溫;使用導(dǎo)光板可以避免強(qiáng)光照射并有效利用光能;利用碳酸氫鹽或碳酸鹽的解離平衡釋放二氧化碳，無需安裝二氧化碳?xì)夤蕖?)導(dǎo)管板兼具光分散介質(zhì)與改善反應(yīng)器內(nèi)液體流態(tài)的功能。