申請(qǐng)日2014.10.21

　　公開(公告)日2015.03.25

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; C10L1/02; C12P7/64

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，包括污水處理步驟、污水分離步驟、油脂誘導(dǎo)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(lián)開放式反應(yīng)器進(jìn)行處理;污水分離步驟采用膜分離生物反應(yīng)器進(jìn)行分離;油脂誘導(dǎo)積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂積累;油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進(jìn)行油脂收獲。本方法，采用膜分離生物反應(yīng)器，利用超濾膜的分離作用，可截留微藻，實(shí)現(xiàn)藻污混合液的分離，而達(dá)標(biāo)污水既可排放，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。采用螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂積累，具有更高的光能利用率，促進(jìn)了微藻光合作用，減少了占地面積，提高了空間利用率。

　　權(quán)利要求書

　　1.利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)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(dǎo)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(lián)開放式反應(yīng)器進(jìn)行處理;

　　所述污水分離步驟采用膜分離生物反應(yīng)器進(jìn)行分離;

　　所述油脂誘導(dǎo)積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂積累;

　　所述油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進(jìn)行油脂收獲。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)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(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)至PH為6～8，溫度為10～35℃后，進(jìn)入多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器中，然后在多層串聯(lián)開放式反應(yīng)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(jìn)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(shí)間為2～20h。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器為設(shè)置有上下若干層反應(yīng)池的開放式反應(yīng)池，若干層反應(yīng)池串聯(lián)式設(shè)置，每一層反應(yīng)池之間設(shè)置有隔板，每一層反應(yīng)池的底部設(shè)置有CO2進(jìn)氣口。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述隔板為向開放式反應(yīng)池任意一端同方向傾斜的隔板，設(shè)置傾斜的角度為1～3°。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述每一層開放式反應(yīng)池底部的中部位置還設(shè)置有光照裝置。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述每一層開放式反應(yīng)池的上方還覆蓋有一層透光薄膜。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)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(yīng)器，通過超濾膜進(jìn)行分離污水和微藻濃縮液，設(shè)置分離模式為連續(xù)進(jìn)水的同時(shí)連續(xù)出水。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述油脂誘導(dǎo)積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調(diào)節(jié)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(zhì)量的2～3倍，充分混合靜置，形成低氮藻污混合液。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述油脂誘導(dǎo)積累步驟具體為在氣動(dòng)隔膜泵的動(dòng)力下，將低氮藻污混合液送入螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂誘導(dǎo)積累，設(shè)置油脂積累時(shí)間為20～50h;所述螺旋彎管密閉式反應(yīng)器為螺旋上升式聚乙烯管。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其特征在于：所述油脂收獲步驟具體為將經(jīng)過油脂誘導(dǎo)積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進(jìn)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(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，屬于水污染處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　我國(guó)的資源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是貧油、少氣、富煤，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入石油資源相對(duì)短缺的時(shí)期。發(fā)展經(jīng)濟(jì)清潔的綠色燃料，已成為確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家能源安全的重中之重。微藻含有豐富的脂質(zhì)，具有光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短、生物產(chǎn)量高的特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的生產(chǎn)生物質(zhì)能源的理想原料。發(fā)展生產(chǎn)微藻生物柴油，是緩解柴油供應(yīng)緊張的有效途徑，對(duì)我國(guó)綠色能源的發(fā)展，具有極為重要的戰(zhàn)略意義。

　　我國(guó)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(zhǎng)最主要的原料，生產(chǎn)1噸微藻生物柴油，需要消耗7噸左右的CO2。工業(yè)煙道尾氣是產(chǎn)生大量CO2的主要排放源。將煙道尾氣中的CO2進(jìn)行回收作為微藻生長(zhǎng)的主要原料，更具經(jīng)濟(jì)環(huán)保、符合自然界循環(huán)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，對(duì)解決我國(guó)CO2造成的環(huán)境壓力問題，有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　隨著城市的工業(yè)化發(fā)展和人民生活水平的提高，產(chǎn)生了越來越多的污水�，F(xiàn)有的傳統(tǒng)污水處理方法費(fèi)用較高;易產(chǎn)生臭氣，影響附近的環(huán)境衛(wèi)生; 污泥產(chǎn)率高且含有大量有機(jī)物;處理后出水的還存在氮磷含量較高等問題。尋找更為節(jié)能和環(huán)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(gè)可供選擇的、具有潛在工業(yè)價(jià)值的生物質(zhì)三級(jí)處理方法，具有廣闊前景。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括污水處理步驟、污水分離步驟、油脂誘導(dǎo)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(lián)開放式反應(yīng)器進(jìn)行處理;

　　所述污水分離步驟采用膜分離生物反應(yīng)器進(jìn)行分離;

　　所述油脂誘導(dǎo)積累步驟采用螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂積累;

　　所述油脂收獲步驟采用漏斗式收獲池進(jìn)行油脂收獲。

　　進(jìn)一步的，所述污水處理步驟具體為將污水由調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)至PH為6～8，溫度為10～35℃后，進(jìn)入多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器中，然后在多層串聯(lián)開放式反應(yīng)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(jìn)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(shí)間為2～20h。

　　進(jìn)一步的，所述多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器為設(shè)置有上下若干層反應(yīng)池的開放式反應(yīng)池，若干層反應(yīng)池串聯(lián)式設(shè)置，每一層反應(yīng)池之間設(shè)置有隔板，每一層反應(yīng)池的底部設(shè)置有CO2進(jìn)氣口。

　　進(jìn)一步的，所述隔板為向開放式反應(yīng)池任意一端同方向傾斜的隔板，設(shè)置傾斜的角度為1～3°。

　　進(jìn)一步的，所述每一層開放式反應(yīng)池底部的中部位置還設(shè)置有光照裝置。

　　進(jìn)一步的，所述每一層開放式反應(yīng)池的上方還覆蓋有一層透光薄膜。

　　進(jìn)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(yīng)器，通過超濾膜進(jìn)行分離污水和微藻濃縮液，設(shè)置分離模式為連續(xù)進(jìn)水的同時(shí)連續(xù)出水。

　　進(jìn)一步的，所述油脂誘導(dǎo)積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調(diào)節(jié)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(zhì)量的2～3倍，充分混合靜置，形成低氮藻污混合液。

　　進(jìn)一步的，所述油脂誘導(dǎo)積累步驟具體為在氣動(dòng)隔膜泵的動(dòng)力下，將低氮藻污混合液送入螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂誘導(dǎo)積累，設(shè)置油脂積累時(shí)間為20～50h;所述螺旋彎管密閉式反應(yīng)器為螺旋上升式聚乙烯管。

　　進(jìn)一步的，所述油脂收獲步驟具體為將經(jīng)過油脂誘導(dǎo)積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進(jìn)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(fā)明的有益效果如下：

　　(1)本發(fā)明的這種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法，采用多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器，在多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器中接種微藻，通入CO2進(jìn)行曝氣，實(shí)現(xiàn)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(lián)開放式反應(yīng)器提供的有利生長(zhǎng)條件下，微藻在極端的時(shí)間內(nèi)能吸收轉(zhuǎn)化污水中氮磷、富集重金屬離子、分解含碳有機(jī)物，達(dá)到處理污水的目的，自身呈指數(shù)型快速生長(zhǎng)、大量繁殖、積累糖類、油脂等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此外，微藻光合作用形成高pH,可起一定的消毒作用;產(chǎn)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(fā)明的這種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的的方法，采用膜分離生物反應(yīng)器，利用超濾膜的分離作用，可截留微藻，實(shí)現(xiàn)藻污混合液的分離，而達(dá)標(biāo)污水既可排放，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。

　　(3)本發(fā)明的這種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的的方法，采用螺旋彎管密閉式反應(yīng)器進(jìn)行油脂積累，具有更高的光能利用率，促進(jìn)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(fā)明的這種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的的方法，采用漏斗式收獲池進(jìn)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(xì)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(jié)能環(huán)保。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。

　　實(shí)施例1

　　一種利用微藻耦合光生物反應(yīng)器處理污水與生產(chǎn)柴油的方法：

　　污水處理步驟具體為將污水由調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)至PH為7，溫度為25℃后，進(jìn)入多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器中，然后在多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器中接種微藻，控制接種微藻的密度為30%，通入二氧化碳進(jìn)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(shí)間為15h。

　　其中，多層串聯(lián)開放式反應(yīng)器為設(shè)置有上下若干層反應(yīng)池的開放式反應(yīng)池，若干層反應(yīng)池串聯(lián)式設(shè)置，每一層反應(yīng)池之間設(shè)置有隔板，每一層反應(yīng)池的底部設(shè)置有CO2進(jìn)氣口，隔板為向開放式反應(yīng)池任意一端同方向傾斜的隔板，設(shè)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(yīng)器，通過超濾膜進(jìn)行分離污水和微藻濃縮液，設(shè)置分離模式連續(xù)進(jìn)水的同時(shí)連續(xù)出水。

　　油脂誘導(dǎo)積累步驟具體為將分離出的微藻濃縮液引入調(diào)節(jié)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(zhì)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(yīng)器進(jìn)行油脂誘導(dǎo)積累，設(shè)置油脂積累時(shí)間為35h;螺旋彎管密閉式反應(yīng)器采用螺旋上升式聚乙烯管。

　　油脂收獲步驟具體為將經(jīng)過油脂誘導(dǎo)積累的藻污混合液送入漏斗式收獲池進(jìn)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(shí)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(dá)標(biāo)排放，油脂誘導(dǎo)后的油脂干重達(dá)到60%以上，即1g干藻誘導(dǎo)產(chǎn)生的油脂為0.6g以上。

　　實(shí)施例2

　　在實(shí)施例1的基礎(chǔ)之上，在每一層開放式反應(yīng)池底部的中部位置還設(shè)置有光照裝置。

　　本實(shí)施例中在每層反應(yīng)池底部配有光照裝置，以便在陰雨天氣也可為微藻生長(zhǎng)的提供一定強(qiáng)度的光照和熱量。