[实用新型]微藻废水处理装置

说明书

本实用新型是属于生物废水处理技术领域。

目前工业废水的来源很多，例如电镀、电子、金属加工，氮与磷肥生产等工厂会排放出大量废水，以及城市生活污水等。其中除含有各种重金属或氮磷外，还常会有油、清洗剂等少量有机物。日益严重的环境问题，要求采用各种措施治理废水。现在重金属废水的处理方法很多，包括化学沉淀法，氧化--还原法(例如用SO₂、磺酸钠、硫酸铁、N₂H₄等将Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，再中和或化学沉淀)，电解法，气浮法，离子交换法，膜渗析法，吸附法以及生物处理法等。其中化学沉淀法应用较广，但所生成的重金属污泥量较大，不易脱水，会造成二次污染，运行费用较高。离子交换法，处理效果好，可回收重金属，缺点是树脂昂贵，易受有机物和氧化物的污染而失效。在废水处理的各种方法中，生物处理技术占有十分重要的位置，其特点是对溶解性有机物、氮磷等营养素具有较好的去除效果，又较经济，因此在处理废水污水方面，生物技术是优先选择的方法。例如文献(中国国家环保局情报所编：《重金属废水治理及废物资源化技术》专辑，上册)论述了废水处理的生化法及生物方法及其优缺点，但是并未述及藻类在废水处理方面的应用。生物废水处理包括细菌、真菌和微藻的使用。在不同的处理方法中，它们所占的比例和起的作用是不同的。例如，活性污泥法是以细菌为主体。微藻十分广泛地分布在海洋、湖泊、河流中，其生物合成方法是：CO₂+H₂O光照微藻细胞+O₂。生物合成所需的碳源可以是水中的碳酸盐，或空气中的CO₂，其它营养元素有氮(硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮)、磷(磷酸盐)和某些微量元素Fe²⁺，Mn²⁺，K⁺，Ca²⁺等。由于藻类分布广，污水排入水体后，会引起藻类的数量甚至种类的变化。藻类一方面成为水体中抵御污染的一种重要生物群体，另一方面，我们可以根据其种类和数量的变化，分析、判断水体受污染的程度及污染物的种类，如当水体中N、P的浓度高至一定数值，会造成藻类大量繁殖，说明水体发生富营养化，在海湾则会引起赤潮。由此可见，藻类与环境污染、环境保护之间，存在着密切关系。因而自八十年代末以来，利用微藻处理废水的技术已成为生物学家和环境保护专家共同研究的热点之一。

本实用新型的设计人和申请人黄玉山等自1984年开始研究微藻去除废水中的氮磷和重金属，曾经通过烧杯试验、有机玻璃柱试验(动态连续试验)，直到最近又设计了这套中试规模试用的微藻废水处理装置。

研究表明，微藻对重金属的去除功能有两个方面，一是细胞壁的功能团如羧基(-coo^-)和胺基(-NH₂^-)等对重金属离子的吸附作用，这是一种快速被动的反应，类似于离子交换作用；二是细胞对重金属的生物代谢(或称吸收)作用。此过程是一种缓慢主动的细胞内部反应。由于微藻分布广泛，来源多，对重金属的去除和氮磷的吸收作用显著。微藻利用氮磷等作为营养素生长后，可从废水系统分离出来，因藻体富含蛋白质、碳水化合物、维生素等，可用作动物饲料，在城市污水深度处理中具有较好应用前景。根据文献检索和产品技术调查，到目前为止，尚未发现有关以微藻固定化小珠为吸附柱填料的废水处理装置方面的报道。

本实用新型的目的是提供一种以微藻固定小珠作为吸附柱填充剂的工业上使用的废水处理装置，要求填充剂对废水中重金属和氮磷的吸附量高，易分离回收、寿命长、不易失效等。

本实用新型提供了一种“微藻废水处理装置”，简称“微藻反应器”(Microalgae wastewater Treatment Reactor，Algabiotor)，经过实验室和中试证明已达到了上述目的，其功能是有效的、实用的，而且结构简单、操作方便、造价低廉。该装置的主要组成部分包含有：作为主体结构部分的反应器或吸附柱、测量仪器仪表(压力计和流量计)、电控部分(11个控制用电磁阀)、空气供给部分(供气管道及阀门)、废水处理部分(供入泵及阀)、再生液供给部分(泵及阀门)。反应器内填充的固定化微藻球珠，感观良好，无臭味。微藻的培养是在透明塑料培养箱中使用通用配养液，在光照下于室温22±1℃培养，定时曝气。生长的微藻在转速为10,000rpm下离心10分钟，使细胞浓度达到8-9×10⁷个/ml，以备固定化之用。