太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统

摘要

太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，包括污水进水过滤池（1）、阳光板日光温室（2）、微藻养殖池（3）、太阳能集热水箱（4）、恒温控制系统（5）与出水过滤池（6），污水进水过滤池（1）与微藻养殖池（3）连通，微藻养殖池（3）与污水出水过滤池（6）连通，阳光板日光温室（2）配装在微藻养殖池（3）和恒温控制系统（5）的外部，太阳能集热水箱（4）配装在阳光板日光温室（2）的上部，太阳能集热水箱（4）和恒温控制系统（5）连接，恒温控制系统中的导热盘管（5‑5）放置在微藻养殖池（3）中，出水过滤池（6）与太阳能集热水箱（4）、微藻养殖池（3）、污水进水过滤池（1）均相连接。

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术，具体涉及农村污水的处理技术。

背景技术

随着我国农村城镇化建设步伐的加快，村镇居民人均用水量在不断增加，致使村镇污水排放量也逐年增大。然而，由于村镇污水收集系统和无害化处理设施严重匮乏、生活污水处理率不到2.6%。村镇污水排放量快速增长，伴随着大量未经处理的污水无序乱流或直接排放，已经造成众多村镇环境污染严重，加剧了我国水资源匮乏的危机，严重制约了村镇和农村经济的可持续发展。生活污水净化处理已经成为我国农村城镇化发展亟需解决的难题之一。农村生活污水具有排放不均匀，水量变化明显，且排放分散的特点。传统的污水处理方法主要有物理处理法、化学处理法等，但是这些工艺普遍存在污水处理能耗高、处理后的水中N、P等离子含量高，且极有可能产生二次污染的问题，而且这些方法普遍不适用于农村地区。因此，急需研发村镇生活污水净化处理技术。

国内外针对村镇生活污水净化处理研究方向主要致力于生物处理。自1957 年Oswald提出利用微藻净化污水中有机和无机化合物的思想，国内外各个研究机构对其可行性以及各种不同种类污水的净化效果等方面展开了大量的研究。结果证明，藻体同其他细菌等微生物一样，可以通过物理吸附、生物同化、吸收降解、生物富集等作用，从而将污水中的各种氮磷营养物以及其他有机和无机化合物减量或资源化。研究表明，微藻的生长与培养环境（光照、温度）、培养液（pH、盐度、CO₂浓度、培养基营养物含量）和培养时间密切相关。适宜的光照强度和光照时间利于微藻的生长，过高或过低均会给微藻生长带来影响。而大多数微藻的最适生长温度范围为16-27℃，当温度低于16℃时，微藻生长缓慢；而高于35℃时可能会对某些微藻产生致死效应。

目前常见利用微藻净化处理污水的方式主要有稳定塘培养、固定化培养和光生物反应器培养等。但是受环境因子（光照、温度）和生产效率的影响，污水培养微藻基本在实验室内进行小规模研究。然而，室内和户外的实际条件相差很大，尤其是光照和温度条件，在户外很难保证微藻在实验室内的最适生长条件，从而限制了微藻规模化培养净化污水的推广应用。因此，本项目利用太阳能集热器的经济性集热温度与微藻最适宜生长温度相匹配的特点，将微藻培养与太阳能集热器系统集成来净化处理农村生活污水，把太阳热能直接提供给微藻，克服微藻规模化养殖时受季节、光照、温度等外界环境的不利因素；同时，利用微藻快速生长过程中需要消耗碳、氮、磷等营养物质以合成体内复杂有机质的特点，可将生活污水中的碳、氮、磷元素进行吸附，实现村镇生活污水的高效净化处理的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统。

本发明是太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，包括污水进水过滤池1、阳光板日光温室2、微藻养殖池3、太阳能集热水箱4、恒温控制系统5与出水过滤池6，污水进水过滤池1与微藻养殖池3连通，微藻养殖池3与污水出水过滤池6连通，阳光板日光温室2配装在微藻养殖池3和恒温控制系统5的外部，太阳能集热水箱4配装在阳光板日光温室2的上部，太阳能集热水箱4和恒温控制系统5连接，恒温控制系统中的导热盘管5-5放置在微藻养殖池3中，出水过滤池6与太阳能集热水箱4、微藻养殖池3、污水进水过滤池1均相连接。

本发明的有益效果为：农村污水通过污水进水过滤系统中的构筑物装置，进行污水预处理，有效的去除污水中的悬浮物、BOD、COD、SS、除去大颗粒及漂浮物后， 污水进入阳光板日光温室中的微藻养殖池，碎秸秆膜过滤吸附后可进行沼气发酵；通过微藻养殖池培养微藻达到净化污水的目的，同时，利用阳光板日光温室、太阳能集热水箱和恒温控制系统，为微藻生长繁殖提供最适宜的温度、光照条件、PH、和污水稀释度的条件。实现高效微藻养殖和净化农村污水，达到规模化推广应用的目的。

附图说明

图1为本发明的整体结构流程示意图，图2为污水进水过滤池1的结构图，图3为阳光板日光温室2的内部结构图，图4为本发明太阳能恒温培养微藻处理农村污水装置的阳光板日光温室2的室内平面图，图5为恒温控制系统5的结构图，图6为出水过滤池6的结构图。图7为本发明整体结构框架示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，包括污水进水过滤池1、阳光板日光温室2、微藻养殖池3、太阳能集热水箱4、恒温控制系统5与出水过滤池6，污水进水过滤池1与微藻养殖池3连通，微藻养殖池3与污水出水过滤池6连通，阳光板日光温室2配装在微藻养殖池3和恒温控制系统5的外部，太阳能集热水箱4配装在阳光板日光温室2的上部，太阳能集热水箱4和恒温控制系统5连接，恒温控制系统中的导热盘管5-5放置在微藻养殖池3中，出水过滤池6与太阳能集热水箱4、微藻养殖池3、污水进水过滤池1均相连接。

如图2所示，以上养微藻处理生活污水系统，所述的污水进水过滤池1包括格栅1-1、沉砂池1-2、碎秸秆膜组件1-3和石英砂过滤池1-4，其中，格栅1-1、沉砂池1-2、碎秸秆膜组件1-3和石英砂过滤池1-4从左到右依次布置，碎秸秆膜组件由至少3道碎秸秆组成，且沿水流方向孔径依次减小；石英砂过滤池1-4由粗粒径过滤层1-4-1、中等粒径过滤层1-4-2、细粒径过滤层1-4-3组成，并从上到下依次布置。

如图3所示，以上所述的太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，所述的微藻养殖池3是由水质调节池3-1、水量调节池3-2和微藻培养渠3-3构成。

如图4、图5所示，以上所述的太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，所述的恒温控制系统5由循环水泵5-1、温度传感器5-2、变频器5-3、温控器5-4和导热盘管5-5连接组成；温度传感器5-2配置于微藻培养渠3-3内部，并与温控器5-4连接，温控器5-4与变频器5-3连接，变频器5-3与循环水泵5-1连接，循环水泵5-1连接在太阳能集热水箱4和导热盘管5-5之间并构成循环回路。

如图2、图4所示，以上所述的太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统，所述的出水过滤池6是由碎秸秆膜组件6-1和出水集水池6-2构成，碎秸秆膜组件6-1由至少3道碎秸秆组成，且沿水流方向孔径依次减小，所形成的孔径小于碎秸秆膜组件1-3形成的孔径。

为了更好的发挥污水进水过滤系统的过滤效果，如图2所示，在沉砂池1-2底部设有排沙管道1-2-1，及时排除沉砂池1-2底部的泥沙；在碎秸秆膜组件1-3中设了三道过滤膜，每道过滤膜的孔径沿流水方向依次减小，尽可能高效地去除污水中的杂质；为了更好的发挥过滤杂质的效果，碎秸秆膜组件1-3需要定期更换，更换下来的碎秸秆膜组件1-3将运输至沼气池中进行发酵产生沼气；在石英砂过滤池1-4中，为了防止小流量时布水的不均匀，设有布水层1-4-4；为了更有效地去除杂质，在石英砂过滤池1-4设粗粒径过滤层1-4-1、中等粒径过滤层1-4-2、细粒径过滤层1-4-3，其中粗粒径过滤层1-4-1的滤层厚200-300mm，粒径在10-20mm，中粒径过滤层1-4-2滤层厚100-200mm，粒径在5-10mm，细粒径过滤层1-4-3的滤层厚50-100mm，粒径在1-5mm。为了使石英砂过滤池能够高效地工作，在池底设有反冲洗管1-4-5，在污水进水过滤池出水管设置闸阀1-4-6配合反冲洗工作，定时对滤层进行反冲洗，提高滤池工作效率。

如图3、图4、图5所示，本发明在阳光板日光温室2内有两大系统，一个是微藻繁殖培养系统即微藻养殖池3，另一个是太阳能集热水箱4和恒温控制系统5。微藻养殖池（3）包括水质调节池3-1、水量调节池3-2和微藻培养渠3-3构成；其中水质调节池3-1与污水进水过滤池的出水管相连接；在水质调节池3-1中设有来自出水集水池的注水管道3-1-1，对原污水进行稀释；在水质调节池3-1上设置有PH检测及控制装置3-1-2，对污水的PH值进行检测及控制在6-8之间；在水质调节池3-1上设置搅拌器3-1-3，使污水浓度混合均匀；在水质调节池3-1上设置污水提升泵3-1-4，将污水从位置较低的水质调节池3-1调到位置较高的水量调节池3-2中。结合图3、图4可以得出，在水量调节池3-2上有均匀布水孔，使流经水量调节池3-2的污水能够均匀地流入微藻培养池3-3。

为了更好的满足微藻的生长条件，如图3所示，将阳光板日光温室2设计成封闭的形式，阳光板日光温室2的顶部采用透明的阳光板2-1在阳光板日光温室的墙体2-2上设有通气孔2-3，在阳光板日光温室2的梁结构上设有节能LED灯2-4。透明的阳光板2-1透射率在20%-80%，白天利用太阳光照射，当太阳光不足时，利用节能LED灯2-4，将光照强度保持在4000-8000lux，满足微藻生长繁殖的需要；在阳光板日光温室的墙体2-2上的通气孔2-3为了保持室内的空气流通，防止温室顶的透光阳光板结露影响阳光的透射能力。

为了更好的满足微藻的生长条件，如图3、图4、图5所示，本发明的恒温控制系统5与太阳能集热水箱4相连接。太阳能集热水箱4上部设有溢流管4-2和与出水集水池6-2相连接的注水管4-1，控制太阳能集热水箱4内的水位；恒温控制系统5是由循环水泵5-1、温度传感器5-2、变频器5-3、温控器5-4和导热盘管5-5连接组成；导热盘管5-5与太阳能集热水箱4连接构成循环回路，温度传感器5-2配置于微藻培养渠3-3内部，并于温控器5-4连接，温控器5-4与变频器5-3连接，变频器5-3与循环水泵5-1连接，循环水泵5-1接入到由导热盘管5-5与太阳能集热水箱4连接构成循环回路，通过循环水泵5-1为微藻培养渠3-3中的导热盘管5-5从太阳能集热水箱4中输送热水；通过温控器5-4将微藻培养渠3-3内部的污水环境设定在25-28℃之间，为了微藻培养渠3-3内部的污水环境受热均匀，将导热盘管5-5设置为螺旋盘管，增大了与污水的接触面积，均匀受热，提高导热盘管5-5的工作效率。

如图2、图3、图6、图7所示，本发明的污水进行过滤的出水过滤池6，由碎秸秆膜组件6-1和出水集水池6-2构成，其中在碎秸秆膜组件6-1中设了至少三道过滤膜，每道过滤膜的孔径沿流水方向依次减小且比污水进水过滤池中的碎秸秆膜组件的孔径更小，高效地去除水中的微藻；为了更好的发挥过滤微藻的效果，碎秸秆膜组件6-1需要定期更换，更换下来的碎秸秆膜组件6-1将运输至沼气池中进行发酵产生沼气；经过滤微藻的水流入出水集水池6-2中，为太阳能集热水箱4、水质调节池3-1和石英砂过滤池1-4的反冲洗提供水源，其中反冲洗管道1-4-5和水质调节池3-1的注水管道3-1-1来自出水集水池6-2的同一根主管。