申请日2016.05.31
公开(公告)日2016.11.09
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开一种厕所废水处理系统，包括上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器;上流式厌氧污泥床反应器自下而上为反应区、沉淀区、三相分离器;上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器通过折流管相连;微藻光生物反应器器壁为中空夹层的密封材料;微藻光生物反应器顶部设置有进料口与透气口、底部设有微藻回收出料口;微藻光生物反应器内有多块竖直放置的导光板，将微藻光生物反应器分隔成若干个串联的降流区与升流区，微藻光生物反应器右侧上部设有挡流板与总排口。本发明结构简单、紧凑，基建成本低，在产甲烷的同时利用废水中的氮磷培养微藻，兼具能源和资源双回收。
摘要附图
权利要求书
1.一种厕所废水处理系统，包括上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器，其特征在于：所述的上流式厌氧污泥床反应器与所述的微藻光生物反应器管路连接，所述的上流式厌氧污泥床反应器自下而上为反应区、沉淀区和设有三相分离器的三相分离区，所述的反应区的底部设有进水管和带有控制阀的排泥口;所述的上流式厌氧污泥床反应器内腔填充厌氧颗粒污泥;所述的沉淀区与所述的微藻光生物反应器管路连通;所述三相分离器的顶部设有排气口;所述的微藻光生物反应器顶部设有进料口与透气口、底部设有带控制阀门的微藻回收出料口;微藻光生物反应器内腔由多块竖直的导光板分割成水平方向排布的独立子腔，相邻子腔之间留有用于连通的间隙，相邻的间隙错位排列，所述的子腔通过错位的间隙交替排列的间隙形成升流区与降流区交替串联的流路;微藻光生物反应器出液口处的子腔配有总排液口。
2.如权利要求1所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的上流式厌氧污泥床反应器左侧底部的进水为厕所废水，内部填充厌氧颗粒污泥;所述的沉淀区的外围设有溢流堰，并且溢流堰底部设有出水口，所述的沉淀区的出水口通过折流管与所述的微藻光反应器最前端子腔的进液口连通。
3.如权利要求1所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：微藻光反应器最前端的第一块导光板上端与反应器顶部连接，下端与反应器本体底部留有空隙;第二块导光板下端与反应器底部连接，上端与反应器顶部留有空隙，依次类推，直至位于微藻光反应器最末端的最后一块导光板上端与反应器顶部连接，下端与反应器留有空隙， 保证微藻光生物反应器最前端的子腔为降流区，微藻光生物反应器最末端的子腔为升流区。
4.如权利要求3所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的微藻光生物反应器为封闭式;所述的微藻光生物反应器通过三块与反应器内壁留有空隙的导光板分隔成两个降流区与两个升流区;所述的微藻光生物反应器器壁材质为低辐射玻璃。
5.如权利要求2所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的上流式厌氧污泥床反应器高度与上流式厌氧污泥床反应器中部直径之比为6～8:1;所述的上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器的高度之比为1.2～1.5:1。
6.如权利要求5所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的微藻光生物反应器呈长方体状，所述的微藻光生物反应器长、宽、高之比为1.5～2：1：1;所述的微藻光生物反应器中降流区与升流区的体积比为1:1.5～2。
7.如权利要求6所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的微藻光生物反应器通过进料口投加碳酸氢盐或碳酸盐，所述的碳酸氢盐或碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾的一种、两种或多种。
8.如权利要求1所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：每个所述的子腔顶部设置一个透气口，并且所述的微藻光生物反应器最末端的子腔设有总排液口，并且所述的总排液口与最后的子腔之间所述的微藻光生物反应器的挡流板长度与微藻光生物反应器的高度 之比为1：7～8;所述的总排液口到微藻光生物反应器顶部的距离与微藻光生物反应器高度之比为1:8～11。
9.如权利要求4所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的导光板为聚碳酸酯材质的平板或楔形板。
10.如权利要求9所述的一种厕所废水处理系统，其特征在于：所述的导光板高度与微藻光生物反应器高度之比为0.7～0.9：1。
说明书
一种厕所废水处理系统
技术领域
本发明涉及一种厕所废水处理系统。
背景技术
近年来，污水处理厂主要集中去除有机和无机污染物，然而，人们逐渐意识到这些有机或无机成分具有巨大的回收价值，有助于解决当前面临的资源枯竭问题。由于城市化进程的不断发展及节水意识的增强，人们普遍使用中水冲洗便池，废水及排泄物随市政管道进水污水处理厂，因而也使其中有价值的成分更难回收利用。目前，世界上主要的磷来源于磷矿石，而磷矿资源正逐渐枯竭。研究发现，家庭排放的废水中，其40%的磷和69%的氮存在于尿液，28%的磷与13%的氮在粪便中，如果将这些磷氮资源回收利用，将产生巨大的环境与经济效益。
厌氧消化技术可以高效处理厕所废水，将其中的有机物转化为甲烷气体;微藻可以利用生活污水中富含的氮、磷等营养元素促进其生长，并且实现废水处理。微藻生物质可以生产生物燃料，缓解当下化石能源短缺的难题，又可以直接作为肥料为土壤和谷物提供必要的营养物质。微藻技术也能够实现可再生生物燃料的生产以及高附加值产品的生产，具有良好的环境、能源和经济效益。
另外，微藻生长的三个重要因素分别为光照、温度和碳源。一个高效的微藻光生物反应器应能保证所有微藻细胞得到充足的光照，然而，在实际培养过程中，微藻细胞间会相互遮挡，使得入射光强度沿其传播方向递减，导致反应器内光分布不均，阻碍微藻的生长。为了增加微藻的产量，需要投入更多的光源以维持微藻细胞增长，明显增加了光源投资及运行成本。温度也是影响微藻生长的重要因子。传统系统中，长时间强光照射会导致封闭式系统内温度急剧升高，过高的温度会引发微藻产量降低，甚至使其死亡。因而，若要实现微藻高效生长，必须安装温度控制系统，这也导致成本增加。碳源的供应也严重影响微藻的生长，在封闭式反应器中鼓泡通入含有二氧化碳的压缩气体无疑也会使成本上升;而在敞开式反应器中，虽可以无成本的利用空气中的二氧化碳作为碳源，但反应器中的温度无法得到控制，还极易被污染或破坏，严重影响整个系统的正常运行。
因此，有必要开发一种能够处理厕所废水，并将其中的能源高效回收利用，同时促进微藻生长的生物反应器系统。
发明内容
针对目前的厕所废水处理设备存在上述问题，本发明提出了一种结构简单、紧凑，基建成本低，在产甲烷的同时利用废水中的氮磷培养微藻，兼具能源和资源双回收的厕所废水处理系统。
本发明所述的一种厕所废水处理系统，包括上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器，其特征在于：所述的上流式厌氧污泥床反应器与所述的微藻光生物反应器管路连接，所述的上流式厌氧污泥床反应器自下而上为反应区、沉淀区和设有三相分离器的三相分离区，所述的反应区的底部设有进水管和带有控制阀的排泥口;所述的上流式厌氧污泥床反应器内腔填充厌氧颗粒污泥;所述的沉淀区与所述的微藻光生物反应器管路连通;所述三相分离器的顶部设有排气口;所述的微藻光生物反应器顶部设有进料口与透气口、底部设有带控制阀门的微藻回收出料口;微藻光生物反应器内腔由多块竖直的导光板分割成水平方向排布的独立子腔，相邻子腔之间留有用于连通的间隙，相邻的间隙错位排列，所述的子腔通过错位的间隙交替排列的间隙形成升流区与降流区交替串联的流路;微藻光生物反应器出液口处的子腔配有总排液口。
所述的上流式厌氧污泥床反应器左侧底部的进水为厕所废水，内部填充厌氧颗粒污泥;所述的沉淀区的外围设有溢流堰，并且溢流堰底部设有出水口，所述的沉淀区的出水口通过折流管与所述的微藻光反应器最前端子腔的进液口连通。
微藻光反应器最前端的第一块导光板上端与反应器顶部连接，下端与反应器本体底部留有空隙;第二块导光板下端与反应器底部连接，上端与反应器顶部留有空隙，依次类推，直至位于微藻光反应器最末端的最后一块导光板上端与反应器顶部连接，下端与反应器留有空隙，保证微藻光生物反应器最前端的子腔为降流区，微藻光生物反应器最末端的子腔为升流区。
所述的微藻光生物反应器为封闭式;所述的微藻光生物反应器通过三块与反应器内壁留有空隙的导光板分隔成两个降流区与两个升流区;所述的微藻光生物反应器器壁材质为低辐射玻璃。
所述的上流式厌氧污泥床反应器高度与上流式厌氧污泥床反应器中部直径之比为6～8:1;所述的上流式厌氧污泥床反应器与微藻光生物反应器的高度之比为1.2～1.5:1;
所述的微藻光生物反应器呈长方体状，所述的微藻光生物反应器长、宽、高之比为1.5～2：1：1;所述的微藻光生物反应器中降流区与升流区的体积比为1:1.5～2。
所述的微藻光生物反应器通过进料口投加碳酸氢盐或碳酸盐，所述的碳酸氢盐或碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾的一种、两种或多种。
每个所述的子腔顶部设置一个透气口，并且所述的微藻光生物反应器最末端的子腔设有总排液口，并且所述的总排液口与最后的子腔之间所述的微藻光生物反应器的挡流板长度与微藻光生物反应器的高度之比为1：7～8;所述的总排液口到微藻光生物反应器顶部的距离与微藻光生物反应器高度之比为1:8～11。
所述的导光板为聚碳酸酯材质的平板或楔形板。
所述的导光板高度与微藻光生物反应器高度之比为0.7～0.9：1。
一种厕所废水处理系统中上流式厌氧污泥床反应器可由钢筋混凝土和钢板制作。其工作过程如下：厕所废水由管道进入上流式厌氧污泥床反应器，含有机物、氮及磷的废水与厌氧颗粒污泥反应，经消化处理后，上流式厌氧污泥床反应器上部的三相分离器完成气、液、固三相的分离。其中的有机物质转化为甲烷气体，气体经过三相分离器收集，通过排气口排出并收集;厌氧颗粒污泥自动滑落至沉淀区进行下一次消化反应;消化处理后的废水流入溢流堰，随后经过折流管自流至微藻光生物反应器，废水在导光板的作用下逐步通过降流区与升流区，微藻利用厌氧消化后废水中残留的氮、磷促进自身生长。投加到微藻光生物反应器中的碳酸氢盐或碳酸盐会为微藻生长提供足够的二氧化碳，产生的氧气通过微藻光生物反应器顶部透气口排出。经微藻处理利用后的水流经挡流板，通过总排口排出。待微藻光生物反应器内微藻生物量达到一定浓度时，通过微藻回收出料口，将微藻收集利用。
本发明提供的一种厕所废水处理系统的有益效果是：1)采用上流式厌氧污泥床反应器处理高浓度厕所废水，利用厌氧消化工艺，将其中的有机物质转化为沼气生物能源。2)微藻光生物反应器处理厌氧消化处理后的废水，一方面微藻可以高效去除废水中高浓度的氮、磷，另一方面可以促进微藻的生长，使得氮磷资源得到充分利用。3)微藻光生物反应器采用中空结构，利于保温;使用导光板可以避免强光照射并有效利用光能;利用碳酸氢盐或碳酸盐的解离平衡释放二氧化碳，无需安装二氧化碳气罐。4)导管板兼具光分散介质与改善反应器内液体流态的功能。