[发明专利]光生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及基于藻类进行废水处理的光生物反应器、系统和方法。

背景技术

控制经处理的废水中的磷酸盐水平是废水工业的重要挑战。将废水中的磷酸盐水平降低至可接受的水平的现行方法典型地包括使用絮凝剂，诸如例如硫酸铁。这些方法是昂贵的，产生有毒的废物，并且需要进行仔细的工艺优化，以避免铁化合物的污水管理和磷酸盐过量。这些方法还可能使得磷酸盐的去除不充分，和/或铁化合物漏到河道中，这可能引起环境破坏。

已经发现藻类能够显著降低废水中的磷酸盐含量。藻类通常在光生物反应器内与废水接触。使用藻类处理废水的传统方法和系统具有许多缺点，包括需要大量的空间、污染问题、能量需求、易受气候的影响并且不适于进行工业规模的应用。例如，传统系统典型地使用阳光和户外培养。因此，这些系统被限制在具有最佳条件的区域，并且因此具有降低的效率，并且限制了在工业规模上使用这些系统以通过藻类处理废水的范围。

因此，需要一种解决了与处理废水的传统系统相关的一个或多个问题的改进的光生物反应器。尤其需要一种能够在工业规模上以增加的效率处理废水的改进的光生物反应器。

发明内容

根据第一个方面，本发明提供了一种处理废水的光生物反应器，该光生物反应器包括：

用于接收藻类培养物的处理腔室；

用于向所述腔室供应废水的进水口；

在所述腔室内提供的、用于为所述培养物提供光的至少一个光源；和

用于去除经处理的水至少一个出水口；其中

所述至少一个出水口被进一步设置为在使用中，当生物质达到预定的最大水平时，选择性去除在所述腔室内产生的一部分生物质，以在所述腔室内维持藻类的连续性或基本连续性培养物。

根据第二个方面，本发明提供了一种处理废水的方法，该方法包括使藻类培养物与在本文中所述的光生物反应器或系统中的废水输入物接触，以产生藻类生物质和经处理的废水输出物。

因此，本发明的实施方式有利地提供了一种有效的、高产的、全天候的、内部照亮的、连续性或基本连续性的光生物反应器，及其处理废水的应用。所述光生物反应器优选完全与污染的环境隔离。

本文所使用的术语“连续性或基本连续性的培养(物)”指在处理工艺期间存在于光生物反应器的腔室内的培养物，同时当该腔室内的生物质达到预定的最大水平时，允许收获一部分生物质。不需要向所述腔室添加额外的培养物。连续性或基本连续性的培养物至少以预定的最小水平的浓度存在于所述腔室内。去除生物质导致在处理工艺的过程中稀释所述腔室内的培养物。控制培养物的稀释，以便所述腔室内的连续性或基本连续性的培养物的浓度不会降低至预定的最小值以下。

可以设置所述光生物反应器，以便生物质在所述腔室内的停留时间不依赖于水在所述腔室内的停留时间。通过使水力停留时间与生物质停留时间分开，经处理的水能够连续地从入口至出口流过光生物反应器，从而允许持续添加新的废水，并且有利地提高最大生物质容量(biomass capacity)。因此，所述光生物反应器能够显著增加要被给定体积的藻类培养物处理的废水。当生物质达到预定的最大限度时，可以收获生物质。

所述腔室可以具有任何适当的形状，例如所述腔室的形状可以是基本圆柱形。所述出口可以包括：第一出口，被设置为在使用时使经处理的废水从所述腔室连续流动；和，第二出口，被设置为在使用时选择性去除一部分生物质。所述生物质可以与经处理的废水一起被去除。所述第一出口和第二出口的设置可以使得所述第一出口和所述腔室的底部之间的距离大于所述第二出口和所述腔室的底部之间的距离。所述第一出口和第二出口可以沿基本平行于所述腔室的纵轴延伸的方向对齐。

所述光生物反应器可以安装在靠近已有的废水处理系统的末端。例如，所述光生物反应器可以处于已有的废水处理系统的末端用作最终完善阶段。

维持连续性或基本连续性的培养物具有如下的益处：能够定期收获所产生的生物质，同时还在所述光生物反应器内维持高密度有活性的培养物。与传统系统相比，本发明的光生物反应器可以提供节约空间的可能性。有利地，本发明的光生物反应器和方法可以提供高速率的水处理的吞吐量，同时还提供了生物质的收获。生物质可以以与在非连续性的传统系统中生长和收获单一批次相当的速率来收获。然后，可以将收获的生物质引入到厌氧消化器中，例如用于气体生产。