公布日：2023.10.03
申请日：2023.06.06
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申请涉及生物能源技术领域，具体涉及一种暗‑光发酵生物制氢的废水处理装置，该装置暗发酵生物制氢与厌氧氨氧化反应相结合，以去除废水中部分有机物及氮化物，解决废水中高浓度氨氮抑制产氢效率的问题。光发酵生物制氢将暗发酵产物进一步利用产氢，并将硫化物转换成硫酸盐，以降解废水中有机酸及硫化物对后续水处理技术的影响，降低生物毒性，并可提高能量转化效率。硝化反应器与暗发酵制氢结合，循环进行厌氧氨氧化工艺以提高水体除氮效率，实现有机废水制氢工艺及废水处理的一体化装置。
权利要求书
1.一种采用暗-光发酵生物制氢的废水处理装置，其特征在于，包括：暗发酵组件，包括暗发酵反应器，所述暗发酵反应器内设置有第一分离器；光发酵组件，包括若干并联设置的光发酵反应器，所述光发酵反应器通过第一通道与所述暗发酵反应器连通，所述第一通道用于通过所述第一分离器分离的废水；所述光发酵反应器内设置有分离组件；硝化反应器，与所述光发酵反应器之间连通有第二通道，所述第二通道用于通过所述分离组件分离的废水；所述硝化反应器与所述暗发酵反应器之间连通有第三通道，所述第三通道用于通过所述硝化反应所产生的部分废水。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述光发酵反应器包括第一反应区、第二反应区以及分离区；所述分离组件包括第二分离器以及第三分离器；所述第二分离器设置于所述第一反应区与所述第二反应区之间，所述第二分离器用于将所述第一反应区产生的部分废水分离至所述第二反应区；所述第三分离器设置于所述第二反应区与所述分离区之间，所述第三分离器用于将所述第二反应区产生的部分气体以及部分废水分离至所述分离区。
3.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置还包括支座、第一支架以及第一卡槽盘；所述第一支架设置于所述支座，所述第一卡槽盘的一端设置于所述支座，另一端通过所述第一支架支撑；所述光发酵反应器设置于所述第一卡槽盘，所述第一卡槽盘与所述支座之间具有第一倾斜角，所述第一支架被构造为调整所述第一倾斜角的大小。
4.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述第一卡槽盘的凸面设置有聚光有机涂层。
5.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置还包括若干卡箍，所述卡箍套设于所述光发酵反应器并固定于所述第一卡槽盘。
6.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置还包括第二支架以及第二卡槽盘；所述第二支架设置于所述支座，所述第二卡槽盘与所述第一卡槽盘相对设置，所述第二卡槽盘的一端设置于所述支座，另一端通过所述第二支架支撑；所述第二卡槽盘上设置有若干光发酵反应器，所述暗发酵组件设置于所述第一卡槽盘与所述第二卡槽盘之间；所述第二卡槽盘与所述支座之间具有第二倾斜角，所述第二支架被构造为调整所述第二倾斜角的大小。
7.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，所述光发酵反应器包括透明筒体，所述第一反应区和所述第二反应区均设置于所述透明筒体内，所述透明筒体的材质选自结合石墨烯改性的PMMA。
8.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述暗发酵反应器顶部设置有气体回收部件，所述气体回收部件包括分子筛，所述分子筛用于分离气体。
9.根据权利要求8所述的废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置还包括真空罩，所述气体回收部件设置于所述真空罩内。
10.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，所述光发酵反应器还包括第一循环出水端和第二循环出水端，所述第一循环出水端连通于所述第一反应区，所述第二循环出水端连通于所述分离区。
发明内容
本发明旨在提供一种暗-光发酵生物制氢的废水处理装置，以改善生物制氢会造成大量有机物残留，以致于产氢过程能量转化效率低的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的一个技术方案是：
第一方面，本申请实施例提供一种采用暗-光发酵的废水处理装置，包括暗发酵组件、光发酵组件以及硝化反应器。暗发酵组件包括暗发酵反应器，所述暗发酵反应器内设置有第一分离器。光发酵组件包括若干并联设置的光发酵反应器，所述光发酵反应器通过第一通道与所述暗发酵反应器连通，所述第一通道用于通过所述第一分离器分离的废水；所述光发酵反应器内设置有分离组件。硝化反应器与所述光发酵反应器之间连通有第二通道，所述第二通道用于通过所述分离组件分离的废水；所述硝化反应器与所述暗发酵反应器之间连通有第三通道，所述第三通道用于通过所述硝化反应所产生的部分废水。
在一些实施例中，所述光发酵反应器包括第一反应区、第二反应区以及分离区；所述分离组件包括第二分离器以及第三分离器。所述第二分离器设置于所述第一反应区与所述第二反应区之间，所述第二分离器用于将所述第一反应区产生的部分废水分离至所述第二反应区。所述第三分离器设置于所述第二反应区与所述分离区之间，所述第三分离器用于将所述第二反应区产生的部分气体以及部分废水分离至所述分离区。
在一些实施例中，所述废水处理装置还包括支座、第一支架以及第一卡槽盘。所述第一支架设置于所述支座，所述第一卡槽盘的一端设置于所述支座，另一端通过所述第一支架支撑。所述光发酵反应器设置于所述第一卡槽盘，所述第一卡槽盘与所述支座之间具有第一倾斜角，所述第一支架被构造为调整所述第一倾斜角的大小。
在一些实施例中，所述第一卡槽盘的凸面设置有聚光有机涂层。
在一些实施例中，所述废水处理装置还包括若干卡箍，所述卡箍套设于所述光发酵反应器并固定于所述第一卡槽盘。
在一些实施例中，所述废水处理装置还包括第二支架以及第二卡槽盘；所述第二支架设置于所述支座，所述第二卡槽盘与所述第一卡槽盘相对设置，所述第二卡槽盘的一端设置于所述支座，另一端通过所述第二支架支撑。所述第二卡槽盘上设置有若干光发酵反应器，所述暗发酵组件设置于所述第一卡槽盘与所述第二卡槽盘之间。所述第二卡槽盘与所述支座之间具有第二倾斜角，所述第二支架被构造为调整所述第二倾斜角的大小。
在一些实施例中，所述光发酵反应器包括透明筒体，所述第一反应区和所述第二反应区均设置于所述透明筒体内，所述透明筒体的材质选自结合石墨烯改性的PMMA。
在一些实施例中，所述暗发酵反应器顶部设置有气体回收部件，所述气体回收部件包括分子筛，所述分子筛用于分离气体。
在一些实施例中，所述废水处理装置还包括真空罩，所述气体回收部件设置于所述真空罩内。
在一些实施例中，所述光发酵反应器还包括第一循环出水端和第二循环出水端，所述第一循环出水端连通于所述第一反应区，所述第二循环出水端连通于所述分离区。
区别于相关技术的情况，本申请实施例提供的一种采用暗-光发酵的废水处理装置的有益效果是：
暗发酵反应器可进行暗发酵制氢，暗发酵反应生成小分子酸；光发酵反应器可通过光发酵制氢，光发酵反应器与暗发酵反应器通过第一通道连通，光发酵反应能够利用暗发酵反应产生的小分子酸为碳源进行产氢代谢，小分子酸在光发酵产氢过程中被转化成氢气和二氧化碳，以便于暗发酵反应的残留物得以继续利用，同时，通过分离组件可将废水和气体分离。将暗发酵制氢和光发酵制氢法联合，可显著提高底物的转化效率，并降低尾液的残留对环境造成的污染；同时，暗发酵制氢过程中产生的硫化氢经过光发酵反应化成硫酸盐，降低了废水的生物毒性；另外，硝化反应器与暗发酵反应器之间连通有第三通道，暗发酵制氢的菌群与氨氧化反应的菌群互利，将暗发酵过程中有机氮转化的氨氮及亚硝酸盐利用厌氧氨氧化进行代谢生成氮气，可以保证水体中较低浓度的氨氮，利用硝化反应器进行补充亚硝酸盐，保证厌氧氨氧化过程正常进行，提高产氢效率。
（发明人：张庆硕;林娜;夏玲;陈力嘉;欧阳清华;肖吉成;李海波）