本發(fā)明屬于污水處理，具體涉及一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置及一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水方法。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)業(yè)污水是指農(nóng)作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、農(nóng)產(chǎn)品加工等過程中排出的、影響人體健康和環(huán)境質(zhì)量的廢水或液態(tài)物質(zhì)。如飼料、動物糞便、氮、磷、鉀肥引起的水體富營養(yǎng)化，高殘留，難降解的農(nóng)藥引起的水體污染等。以2023年2月2日國家生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《地方水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》的公告為例，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，需要對尾水進行嚴(yán)格處理，達標(biāo)后才能排放。

2、另一方面，農(nóng)業(yè)污水是有機物含量豐富的來源，具有較高的氨氮，磷酸鹽，被認為是用于培養(yǎng)微藻的營養(yǎng)物和水的理想低成本原料。由于微藻能夠更好地消耗多種營養(yǎng)物，起到凈化水質(zhì)的效果，并其本身具有動物飼料、化工原料、肥料等多種作用，目前普遍在污水處理的流程中整合微藻培養(yǎng)來對污水中營養(yǎng)物進行去除，并獲得一定數(shù)量的微藻。

3、但現(xiàn)有的技術(shù)利用微藻對污水進行處理時，一般都采用大型設(shè)備，并建設(shè)大規(guī)模的多級處理池，多借助自然光在常溫下處理，并以活性污泥等形式人為添加菌種營造藻菌共生，造成整個系統(tǒng)兼容性差，導(dǎo)致藻類培養(yǎng)條件不可控，影響微藻生長質(zhì)量；而且由于不同污水成分不盡相同，因此最適的加入藻池的前期預(yù)處理方法以及藻種也不一樣，微藻的再利用程度無法最大化，影響污水處理效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置及方法，能在提高污水處理能力的同時使培養(yǎng)的微藻獲得最大的生長效益以便回收利用。

2、技術(shù)方案如下：

3、一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，包括預(yù)處理池、膜光生物反應(yīng)器、回收池和控制裝置，其中預(yù)處理池的一側(cè)上端接入帶濾網(wǎng)的污水管，在另一側(cè)下端通過外層設(shè)置有加熱管的污水管連接到膜光生物反應(yīng)器；膜光生物反應(yīng)器為一個雙層透明板制成的上部開口的箱體，透明材料的之間中設(shè)置有燈管，內(nèi)層透明材料上設(shè)置有固定勾，固定勾上固定有與帶水泵的軟管連接的mbr膜組件，軟管另一端伸出箱體外；箱體內(nèi)設(shè)置有溶氧探頭、光強探頭、圖像采集儀和與設(shè)置在箱體外部的曝氣機相連接的盤式微孔曝氣裝置；箱體底部開設(shè)有通過帶水泵的集液管與回收池連接的排水口；回收池底部設(shè)置有帶濾網(wǎng)的排水口；控制裝置設(shè)置在膜光生物反應(yīng)器外側(cè)，控制裝置與溶氧探頭、光強探頭、圖像采集儀信號及電連接，與加熱管、水泵、爆氣機和燈管電連接。

4、進一步的，盤式微孔曝氣裝置放置在膜光生物反應(yīng)器底部，包括金屬支架、曝氣管、通氣管和三通連接頭，曝氣管上開設(shè)有多個微小孔洞，盤成多圈設(shè)置在圓臺形的金屬支架上，三通連接頭分別于曝氣管的兩頭以及通氣管連接，通氣管的另一頭與曝氣機連接，曝氣機開啟時通入氧氣或二氧化碳，在膜光生物反應(yīng)器的液體中產(chǎn)生漩渦狀氣泡。

5、進一步的，膜光生物反應(yīng)器的箱體外側(cè)設(shè)置有拼裝式聚氨酯保溫板，能對箱體進行保溫且便于拆卸，雙層透明板外層板的內(nèi)側(cè)貼有反光膜，反射燈管燈光增加箱體內(nèi)亮度。

6、進一步的，mbr膜組件由一個以上的平板陶瓷膜重疊并聯(lián)制成，mbr膜組件固定后距離膜光生物反應(yīng)器底部10-50cm。

7、進一步的，透明板為亞克力材質(zhì)，水泵為蠕動泵，燈管內(nèi)設(shè)置有藍、白、紅三種顏色至少各一顆的led燈珠，亮度為3000-6000lx。

8、一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的方法，采用上述裝置并執(zhí)行如下步驟：

9、步驟1：將農(nóng)業(yè)污水添加微藻培養(yǎng)基并初步過濾后通入預(yù)處理池；

10、步驟2：在預(yù)處理池對農(nóng)業(yè)污水進行沉降及ph值調(diào)節(jié)，通過過濾網(wǎng)后由污水管輸送至膜光生物反應(yīng)器，途中由污水管外的加熱管加溫；

11、步驟3：通過控制裝置使膜光生物反應(yīng)器箱體發(fā)光，曝氣機為盤式微孔曝氣裝置輸送氧氣，使其產(chǎn)生漩渦狀氣泡；

12、步驟4：控制裝置通過溶氧探頭、光強探頭、圖像采集儀持續(xù)探測并控制微藻生長情況；

13、步驟5：微藻生物量達到設(shè)定值時控制裝置調(diào)節(jié)燈管發(fā)光顏色和曝氣量，使微藻生長進入營養(yǎng)積累階段；

14、步驟6：控制裝置通過溶氧探頭判斷污水處理完成和并且通過圖像采集儀判斷微藻營養(yǎng)積累達到標(biāo)準(zhǔn)判斷污水處理完成后打開軟管上的水泵排出污水，并打開集液管上的水泵將藻液送入回收池；

15、步驟7：在回收池內(nèi)對藻液絮凝后待其自然沉降，撈出微藻后用于其他用途。

16、進一步的，步驟4中控制裝置為一個帶操作面板、顯示屏和通訊接口的單片機或工業(yè)電腦，控制裝置通過溶氧探頭監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中污水含氧量并由內(nèi)置的程序或人工操作來控制輸送氧氣或二氧化碳，通過光強探頭監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中光照強度并由內(nèi)置的程序或人工操作來控制燈管發(fā)光強度和顏色，通過圖像采集儀監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中水樣的rgb圖像，分析水樣的光譜來判斷水中微藻生物量濃度，得出微藻生長情況，并由內(nèi)置的程序或人工操作在微藻生物量濃度不足時向膜光生物反應(yīng)器內(nèi)添加微藻培養(yǎng)基，在微藻生物量濃度達標(biāo)時進入營養(yǎng)積累階段或進行回收。

17、進一步的，步驟5中調(diào)節(jié)燈管發(fā)光顏色為將白光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t光或藍光。

18、進一步的，步驟7中對藻液絮凝采用方法為添加濃度為0.4g/l硫酸鐵溶液、0.8g/l白礬溶液、0.4g/l氫氧化鈣溶液、0.9g/l氫氧化鈉溶液之一，并且靜置沉降90分鐘。

19、有益效果：

20、1)本發(fā)明結(jié)合光反應(yīng)器與mbr膜組合成為膜光生物反應(yīng)器，通過藻液的附生菌共培養(yǎng)，不需要額外添加菌種、活性污泥，更方便的同時更親和微藻生長，能提高生物處理有機負荷。

21、2)本發(fā)明通過內(nèi)置led燈管及反光膜使光照更充分；加熱管置于污水管處，以及可拆卸式的保溫板，更加節(jié)能避免直接加熱藻液影響微藻生長；盤式微孔納米曝氣設(shè)備在調(diào)控含氧量的同時，形成漩渦型氣泡水流，可以保持容器內(nèi)液體的流動性，更有利于藻液生長，防止了微藻長期培養(yǎng)造成的貼壁與集聚問題；通過控溫、控光、控氧為微藻提供最適條件并進行智能監(jiān)控條件，有效提升微藻的培養(yǎng)效率。

22、3)膜光生物反應(yīng)器與回收池同步進行處理，互不沖突，保持整體系統(tǒng)運作的高效、通暢。

23、4)通過rgb圖像檢測技術(shù)精確監(jiān)控微藻生長情況，以達到收益最大化。

技術(shù)特征：

1.一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，其特征在于：包括預(yù)處理池(1)、膜光生物反應(yīng)器(2)、回收池(3)和控制裝置(7)，其中預(yù)處理池的一側(cè)上端接入帶濾網(wǎng)(5)的污水管，在另一側(cè)下端通過外層設(shè)置有加熱管(6)的污水管(4)連接到膜光生物反應(yīng)器；膜光生物反應(yīng)器為一個雙層透明板制成的上部開口的箱體，透明材料的之間中設(shè)置有燈管，內(nèi)層透明材料上設(shè)置有固定勾(14)，固定勾上固定有與帶水泵(17)的軟管(16)連接的mbr膜組件(12)，軟管另一端伸出箱體外；箱體內(nèi)設(shè)置有溶氧探頭(8)、光強探頭(9)、圖像采集儀(10)和與設(shè)置在箱體外部的曝氣機(11)相連接的盤式微孔曝氣裝置(13)；箱體底部開設(shè)有通過帶水泵的集液管(15)與回收池連接的排水口(18)；回收池底部設(shè)置有帶濾網(wǎng)的排水口；控制裝置設(shè)置在膜光生物反應(yīng)器外側(cè)，控制裝置與溶氧探頭、光強探頭、圖像采集儀信號及電連接，與加熱管、水泵、爆氣機和燈管電連接。

2.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，其特征在于：所述的盤式微孔曝氣裝置放置在膜光生物反應(yīng)器底部，包括金屬支架(131)、曝氣管(132)、通氣管(19)和三通連接頭(133)，曝氣管上開設(shè)有多個微小孔洞，盤成多圈設(shè)置在圓臺形的金屬支架上，三通連接頭分別于曝氣管的兩頭以及通氣管連接，通氣管的另一頭與曝氣機連接，曝氣機開啟時通入氧氣或二氧化碳，在膜光生物反應(yīng)器的液體中產(chǎn)生漩渦狀氣泡。

3.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，其特征在于：所述的膜光生物反應(yīng)器的箱體外側(cè)設(shè)置有拼裝式聚氨酯保溫板，能對箱體進行保溫且便于拆卸，雙層透明板外層板的內(nèi)側(cè)貼有反光膜，反射燈管燈光增加箱體內(nèi)亮度。

4.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，其特征在于：所述的mbr膜組件由一個以上的平板陶瓷膜重疊并聯(lián)制成，mbr膜組件固定后距離膜光生物反應(yīng)器底部10-50cm。

5.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置，其特征在于：所述的透明板為亞克力材質(zhì)，水泵為蠕動泵，燈管內(nèi)設(shè)置有藍、白、紅三種顏色至少各一顆的led燈珠，亮度為3000-6000lx。

6.一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的方法，其特征在于：使用如權(quán)利要求1-5之一所述的裝置并執(zhí)行如下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的方法，其特征在于：所述的步驟4中控制裝置為一個帶操作面板、顯示屏和通訊接口的單片機或工業(yè)電腦，控制裝置通過溶氧探頭監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中污水含氧量并由內(nèi)置的程序或人工操作來控制輸送氧氣或二氧化碳，通過光強探頭監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中光照強度并由內(nèi)置的程序或人工操作來控制燈管發(fā)光強度和顏色，通過圖像采集儀監(jiān)測膜光生物反應(yīng)器中水樣的rgb圖像，分析水樣的光譜來判斷水中微藻生物量濃度，得出微藻生長情況，并由內(nèi)置的程序或人工操作在微藻生物量濃度不足時向膜光生物反應(yīng)器內(nèi)添加微藻培養(yǎng)基，在微藻生物量濃度達標(biāo)時進入營養(yǎng)積累階段或進行回收。

8.如權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的方法，其特征在于：所述的步驟5中調(diào)節(jié)燈管發(fā)光顏色為將白光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t光或藍光。

9.如權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的方法，其特征在于：所述的步驟7中對藻液絮凝方法為添加濃度為0.4g/l硫酸鐵溶液、0.8g/l白礬溶液、0.4g/l氫氧化鈣溶液、0.9g/l氫氧化鈉溶液之一，并且靜置沉降90分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)微藻處理農(nóng)業(yè)污水的裝置及方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，包括預(yù)處理池、膜光生物反應(yīng)器、回收池和控制裝置，其中預(yù)處理池的一側(cè)上端接入帶濾網(wǎng)的污水管，在另一側(cè)下端通過外層設(shè)置有加熱管的污水管連接到膜光生物反應(yīng)器；膜光生物反應(yīng)器為一個雙層透明板制成的上部開口的箱體，透明材料的之間中設(shè)置有燈管，內(nèi)層透明材料上設(shè)置有固定勾，固定勾上固定有與帶水泵的軟管連接的MBR膜組件；箱體內(nèi)設(shè)置有溶氧探頭、光強探頭、圖像采集儀和與設(shè)置在箱體外部的曝氣機相連接的盤式微孔曝氣裝置；箱體底部開設(shè)有通過帶水泵的集液管與回收池連接的排水口。本發(fā)明在正常完成農(nóng)業(yè)污水處理的同時有效增加微藻的培養(yǎng)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：孫諍,葉天乙,凌云,周陸
受保護的技術(shù)使用者：上海海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5