一種基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高鹽水淡化及多種廢水處理的系統(tǒng)，特別是一種基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高鹽水凈化主要是指對海水的淡化處理，由于淡水資源短缺問題正日益影響國民經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，海水淡化是解決沿海地區(qū)水資源短缺問題的有效途徑。目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的海水淡化方法主要分為膜法(反滲透R0)和熱法(多級閃蒸MSF與低溫多效MED)兩類。海水淡化的水回收率是影響其成本的主要因素，傳統(tǒng)反滲透海水淡化工程的系統(tǒng)回收率一般為30%-40% ;熱法海水淡化工程的系統(tǒng)回收率一般為15-40% ;回收率是RO系統(tǒng)設(shè)計中一個非常關(guān)鍵的參數(shù)，決定著進水處理系統(tǒng)(取水、預(yù)處理系統(tǒng)和高壓栗)的尺寸和占地面積，回收率也是熱法海水淡化裝置設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)之一。提高系統(tǒng)回收率，意味著能夠降低進水系統(tǒng)的處理水量、降低耗電量和化學(xué)藥品的用量，最終降低成本。
[0003]但RO系統(tǒng)回收率的提高一般需要較高的操作壓力，由此帶來較快的膜污染和頻繁的膜元件清洗與更換，而熱法淡化系統(tǒng)回收率的提高需要較高的操作溫度，由此帶來換熱管壁的結(jié)垢和換熱效率的下降。同時上述兩種方法的能耗也相當(dāng)大，增加了運行成本，降低海水淡化的收益率，甚至投入高于效益，限制了海水淡化的使用。除此之外，RO系統(tǒng)僅起到過濾濃縮的作用，向外排出大量的高含鹽、高富氧化的濃水，濃水的排放又會導(dǎo)致二次污染、出水氮磷等營養(yǎng)鹽含量高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耦合光生物反應(yīng)器、光合微生物脫鹽電池、超臨界水氧化反應(yīng)處理垃圾和廢水多套工藝，使各工藝的產(chǎn)物加入其它工藝中作為反應(yīng)材料，使整套系統(tǒng)的能量能夠進行內(nèi)循環(huán)、有效去除氮磷、無二次污染的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)。
[0005]本實用新型決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]1、一種基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，其特征在于:包括高鹽水預(yù)處理裝置、光生物反應(yīng)器、濃縮池、光生物脫鹽電池、固態(tài)垃圾預(yù)處理裝置、污水預(yù)處理裝置、超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng);所述超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器、漿化混合器;所述高鹽水預(yù)處理裝置、光生物反應(yīng)器、濃縮池依次連接;在光生物反應(yīng)器內(nèi)接種耐鹽微藻，在濃縮池中設(shè)置介電電泳膜；
[0007]所述光生物脫鹽電池包括陰極室、陽極室、脫鹽室和槽體，所述陰極室、陽極室及脫鹽室均設(shè)置于槽體內(nèi)，相互之間通過陽極膜進行間隔，所述脫鹽室位于陰極室與陽極室之間，所述濃縮池的液體輸出端連接光生物脫鹽電池的脫鹽室;所述陽極室內(nèi)部添加胞外產(chǎn)電細(xì)菌，并在其中插入陽極電極;所述陰極室內(nèi)部添加微藻并插入涂有催化劑涂層的陰極電極;所述脫鹽室中設(shè)置一組由電容極板構(gòu)成的電容組，所述電容極板分為正電容極板和負(fù)容電容極板，正電容極板與負(fù)電容極板穿插放置，相鄰的兩電容極板間放置絕緣層，負(fù)電容極板與所述陽極電極連接，正電容極板與所述陰極電極連接
[0008]所述陰極室的藻液輸出端連接濃縮池的入口；濃縮池的藻體輸出端、固態(tài)垃圾預(yù)處理裝置、污水預(yù)處理裝置均連接至所述漿化混合器，漿化混合器的出口連接所述反應(yīng)器的物料入口。
[0009]所述反應(yīng)器的超臨界蒸汽出口連接所述蒸發(fā)器的熱蒸汽入口，濃鹽水出口和所述光生物脫鹽電池的濃縮液出口連接蒸發(fā)器的冷水入口，蒸發(fā)得到無機鹽結(jié)晶后回收，產(chǎn)出的水蒸氣作為純水回收;光生物脫鹽電池的脫鹽室的產(chǎn)水出口連接過濾裝置的入水口，所得過濾水可作為工業(yè)用水排出。
[0010]所述超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)的超臨界蒸汽經(jīng)過蒸發(fā)器換熱轉(zhuǎn)換成低溫含水氣體，后連接至壓力能回收裝置及氣液分離裝置，經(jīng)壓力能回收及氣液分離之后輸出純水和C02，CO2與所述經(jīng)蒸發(fā)器結(jié)晶的無機鹽一同加入至光生物反應(yīng)器中參與藻類培養(yǎng)，蒸發(fā)器剩余熱量輸送至光生物反應(yīng)器。
[0011 ]所述的濃縮池為設(shè)置有介電電泳膜系統(tǒng)的濃縮池，介電電泳膜系統(tǒng)包括多個介電電泳膜元件，每個介電電泳膜元件包括兩片膜片，及兩膜片之間的產(chǎn)水腔中設(shè)置的介電電泳電極組，介電電泳電極組分為分別連接電源的不同輸出端的兩組電極，不同組的電極間隔設(shè)置;所述光生物脫鹽電池的陽極電極和陰極電極之間連接濃縮池介電電泳電極組的兩組電極，為濃縮池進行供電。
[0012]所述的光生物反應(yīng)器為柱式、管式、板式、氣升式、開放池或它們的組合，內(nèi)置底部多點式曝氣裝置。
[0013]所述光生物脫鹽電池的陽極電極由碳纖維和鈦絲制成，所述光生物脫鹽電池的陰極電極上覆蓋涂抹碳鉑催化劑的導(dǎo)電碳布。
[0014]所述的光生物脫鹽電池的電容極板為活性碳布纖維電容極板。
[0015]所述光生物脫鹽電池的脫鹽室的電容組四周留有能使陽極室中產(chǎn)生的質(zhì)子流動至陰極室中參與氧化還原反應(yīng)的空間。
[0016]所述的陰極室的體積為陽極室的1.5?2倍。
[0017]所述的陰極室、陽極室、脫鹽室的體積比為1.55:1.0:0.9。
[0018]所述陽極膜采用兩張陽離子交換膜交疊，陽離子交換膜為透過率不小于90%的工業(yè)用電滲析陽離子交換膜，厚度為0.2?0.5mm，爆破強度不小于0.3Mpa，所述絕緣層采用兩層塑料網(wǎng)交疊。
[0019]本實用新型的優(yōu)點和有益效果為:
[0020]1、本實用新型的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，在光生物反應(yīng)器內(nèi)對耐鹽微藻的馴化培養(yǎng)，克服了原生生物、細(xì)菌等在藻類培養(yǎng)中的污染問題，實現(xiàn)了微藻生物量的累積并顯著降低了出水氮磷值，提升了出水水質(zhì)，采用光合電容脫鹽微生物脫鹽電池在脫鹽的同時，產(chǎn)生的電能通過變壓器為介電電泳膜系統(tǒng)持續(xù)供電；濃縮藻液同有機垃圾、污泥及其他生物質(zhì)經(jīng)過研磨粉碎后進入進入超臨界水氧化系統(tǒng)，為其處理COD值較低的難降解廢水做熱量補充，超臨界水氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的多余熱量傳送至蒸發(fā)器，通過加熱蒸發(fā)加速鹽類結(jié)晶速率。余下的熱量回用至光反應(yīng)器，實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，克服藻類生長的季節(jié)性限制，同時超臨界水氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的部分無機鹽、CO2回收至光反應(yīng)器中，促進微藻的生長。整個工藝體系耗能低，功能多樣，在能源及物質(zhì)最大程度的循環(huán)利用的同時，實現(xiàn)了高鹽廢水/污染海水的脫鹽-去污-生物量累積，降低了傳統(tǒng)工藝將脫鹽與去除分開的處理成本。
[0021]2、本實用新型的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，由于高鹽水/海水具有較高的鹽含量，對水體中原生動物、致病菌等微生物的生長具有一定抑制作用，因此整個工藝不用考慮微生物的污染作用。在光生物反應(yīng)器中，經(jīng)過馴化后的耐鹽微藻可以很好適應(yīng)高鹽環(huán)境，利用水體中的營養(yǎng)元實現(xiàn)自身生物量的快速累積。
[0022]3、本實用新型的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，在光生物脫鹽電池中，尚鹽廢水進入脫鹽室，富含營養(yǎng)物質(zhì)的廢水進入陰、陽極室，在陽極室中，胞外廣電細(xì)菌氧化有機污染物產(chǎn)生電子和質(zhì)子(H+);陰極室中利用微藻在進行光合作用釋放出氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空氣陰極，通過吸收光能和污水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)實現(xiàn)自身生長并產(chǎn)生氧氣，并在催化劑的作用下，接收質(zhì)子(H+)、電子生成穩(wěn)定的氧化還原產(chǎn)物(H2O);從而在陰陽電極之間連接的電容組極板間產(chǎn)生電場，推動脫鹽室中離子的去除。本實用新型無需外加電壓，即可實現(xiàn)電能輸出、去除水中重金屬、氮磷脫除、分解C0D、高鹽污水淡化、獲取微藻生物質(zhì)等高附加值廣品等功能。
[0023]4、本實用新型的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，當(dāng)電容電極接近吸附飽和時，將陰陽兩生物電極反接到電容電極上，通過改變電極板的極性，使電極上吸附的離子脫附進入溶液中并隨沖洗液一同排放，既實現(xiàn)電容極板上鹽離子的原位去除，并且在電容極板再生的過程中，陰、陽兩極室的反應(yīng)也持續(xù)進行，污水處理可連續(xù)化進行。
[0024]5、本實用新型的基于微藻的多技術(shù)耦合凈化高鹽水系統(tǒng)，由于H+可以通過陽極膜，在三室之間穿梭，達到了平衡三室pH值的作用，從而避免了由于離子轉(zhuǎn)移造成的陰極室、陽極室內(nèi)液鹽度和PH不均衡的問題，為