利用廢水培養高油微藻的生物反應裝置制造方法
【專利摘要】本發明設計了一種利用生活污水培養高油微藻的生物反應裝置，實現廢水的深度處理和高油微藻的培養，為微藻生物柴油產業化奠定實驗基礎。該裝置的結構由連續培養微藻的廊道式生物反應器和反應器支架兩部分構成。反應器由水解酸化池、二沉池I、二沉池II、微藻培養池組成。廢水通過水解酸化池增強其可生化性，進入沉淀池完成泥水分離，在微藻培養池中作為微藻廉價的營養物質，通過連續培養的方式以及培養條件的優化，培養出高油微藻。本裝置結構簡單，易于組裝。還可用于其他高附加值產品的微藻的培養。
【專利說明】利用廢水培養高油微藻的生物反應裝置
【技術領域】
[0001]本發明設計了一種利用廢水培養高油微藻的生物反應裝置，在去除廢水中氮磷的同時培養出富含油脂的微藻，進一步推動微藻生物柴油的產業化。
【背景技術】
[0002]隨著化石燃料的不斷消耗，全球變暖也越來越嚴重，尋求可以替代化石燃料的可再生清潔能源迫在眉睫。生物柴油因其可高度生物降解，毒性低，較溫和，零CO2排放，含氧量高，燃燒性能好等優點受到廣泛關注。微藻生物柴油作為第三代生物柴油，克服了以糧食和油料作物為原料的占地大、數量少等缺點，憑借其生物量大、光合效率高、易培養、生長周期短、油脂含量高，吸收CO2,占地面積小，能耐受苛刻環境條件等一系列優點，被認為是最有可能替代化石燃料的新能源。
[0003]雖然微藻作為生物柴油的生產原料具有不可比擬的優勢，但是絕大多數生產生物柴油的微藻是淡水藻類，在耗費大量淡水資源的同時還需外加營養元素，不僅增加微藻生產生物柴油的成本，而且污染環境。針對這一問題，研究者提出利用廢水培養微藻的措施，實現水資源再生利用的同時為微藻生產生物柴油提供充足而廉價的原料。然而，具有高生物質產量和高油脂產率的藻種對于培養條件要求較為苛刻，直接應用到污水中，存在著微藻難成為優勢生物的難題。如果對污水進行滅菌處理，培養成本又將大大提高。
[0004]因此，開發出利用廢水培養高油微藻的高效生物反應器是至關重要的。
【發明內容】
[0005]針對以上提到的問題，本發明提出了一個利用廢水培養高油微藻的生物反應裝置。該裝置主要由兩部分構成:連續培養微藻的廊道式生物反應器和反應器支架。
[0006]連續培養微藻的廊道式生物反應器是一個廊道式的有機玻璃反應池。反應池有效容積為11.5L，廊道式生物反應器反應器由水解酸化池(厭氧池)、兩個二沉池(二沉池1、二沉池II)和微藻培養池(好氧池)組成。厭氧池，前端設有進水口，回流污泥進口，二沉池I設有回流污泥出口 ；二沉池I與二沉池II間設有溢流口(溢流口 I)，尺寸為20mm*17mm，即開口高度低于進水口下端2mm，使得泥水分離的污水溢流入二沉池II。二沉池II與好氧池之間也設有溢流口(溢流口 II)，尺寸為20_*19_，即開口高度低于溢流口 I下端2mm，使得二次泥水分離的污水溢流入好氧池；好氧池末端設有出水口，出水口下端低于溢流口II下端2mm，使得好氧池中的出水能夠流出出水口，避免其逆流回到二沉池而污染污泥。在厭氧池和二沉池的頂端有一個有機玻璃頂蓋，其上有4個圓孔，厭氧池上的2個圓孔插入橡膠塞，用于實現厭氧環境。
[0007] 污水進入厭氧池和其中的含水解酸化菌的污泥混合，對污水進行水解酸化作用，增強其可生化性；混合污水和污泥進入二沉池I靜止分層，下層污泥回流到厭氧池，實現污泥的循環，上層污水溢流進入二沉池II ;再次泥水分離，上層污水溢流進入好氧池被微藻利用。經過水解酸化和兩次泥水分離，進入好氧池的污水中細菌較少、COD較低，細菌的活性很低，在光照下，微藻占據優勢地位大量生長，實現了高密度培養。同時，優化培養條件(如好氧池曝氣量，微藻水力停留時間等)馴化出高油脂產率的微藻。
[0008]反應器支架的材質是有機玻璃，針對廊道式微藻培養反應器的結構特點設計的。反應器厭氧池的攪拌是通過磁力攪拌的方法實現的，反應器支架上設有安裝直流電機的位點，電機旋轉時會帶動定制的“T”型的兩端分別有N、S極磁性的有機玻璃模塊，從而使反應器主體的厭氧池內的轉子轉動，實現攪拌的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明裝置反應器結構的前側視圖。
[0010]圖2為本發明裝置反應器結構的俯視圖。
[0011]圖3為本發明裝置反應器支架的前側視圖 [0012]圖4為本發明裝置反應器支架的俯視圖
[0013]圖中:I是有機玻璃反應器壁(共5面)；2是回流污泥進泥口 ；3是水解酸化池和二沉池的頂蓋；4是回流污泥出口 ；5是二沉池II的溢流口 II ;6是反應器進水口 ；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是微藻培養池；14是固定反應器頂蓋的螺絲插口 ；15反應器支架直流電機轉動軸插入口 ；16是T型有機玻璃模塊放置口。
【具體實施方式】
[0014]下面結合說明書附圖對本發明做進一步說明。本發明所要求保護的范圍并不局限于【具體實施方式】中所描述的范圍。按照附圖1、圖2所示組裝該裝置，按照圖3、圖4，將安裝用于攪拌的直流電機和“T”型有機玻璃模塊，使得9中攪拌方向為逆時針，10中攪拌方向為順時針；在進水口 2和出水口 7處連上硅膠管，分別用于泵入廢水和收集出水。在出水口 7處放置0.45um的濾紙，用于阻止藻細胞隨出水流出用好氧池13。硅膠管連接回流污泥出口4和進泥口 6，保證污泥的循環。
[0015]裝置穩定運行時，含有大量有機碳污染的廢水，通過蠕動泵和硅膠管，連續由反應池進水口 2進入到厭氧池9、10，經過水解酸化預處理后，進入二沉池I (11)進行第1次泥水分離，下層污泥通過蠕動泵從回流污泥出口 4回到進泥口 6，上層污水從溢流口 1(8)進入二沉池11(12)，再次泥水分離，上層污水從溢流口 11(5)進入好氧池13，為好氧池中的微藻提供營養物質，實現微藻的連續培養，通過其他培養條件的優化，培養出高生物質產量和高油脂產率的微藻。
【權利要求】
1.一種利用廢水培養高油微藻的生物反應裝置，其特征在于:主要有兩部分構成，連續培養微藻的廊道式生物反應器和反應器支架。
2.如權利要求1所述裝置，其特征在于:連續培養微藻的廊道式生物反應器是由水解酸化池(厭氧池)、兩個二沉池(二沉池1、二沉池II)和微藻培養池(好氧池)組成。
3.如權利要求1所述裝置，其特征在于:二沉池I與二沉池II間設有溢流口I，開口高度低于進水口下端2mm ;二沉池II與好氧池之間設有溢流口 II，開口高度低于溢流口 I下端2_。出水口下端低于溢流口 II下端2_。保證廢水能夠從進水口進入,依次通過厭氧池、二沉池、好氧池，從出水口流出。
4. 反應器支架上設有安裝直流電機的位點，電機旋轉時會帶動定制的“T”型的兩端分別有N、S極磁性的有機玻璃模塊，從而使反應器主體的厭氧池內的轉子轉動，實現攪拌的效果。
【文檔編號】A01G33/00GK103922548SQ201410184053
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月4日 優先權日:2014年5月4日
【發明者】劉紅, 米靜, 謝倍珍, 劉博杰 申請人:北京航空航天大學