[发明专利]基于疏水膜的厌氧和好氧的废水处理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于疏水膜的厌氧和好氧的废水处理系统及方法，该系统包括固液分离器、厌氧反应组件和好氧光合微藻生长反应组件；所述固液分离器的输出端与厌氧反应组件的输入端连接，所述固液分离器用于接收高氨氮废水并将高氨氮废水进行固液分离，得到粗虑废水和废渣，并将粗虑废水输入厌氧反应组件，废渣排出。本发明利用疏水性中空纤维膜来吸收废水中氨氮，使氨氮转换为铵盐，实现低能耗条件下回收氨氮，并得到铵盐，通过真空泵将废水中产生的沼气通入好氧光合微藻生长反应器内，在光照条件下，利用微藻于二氧化碳进行光合作用，生成氧气，并吸收沼气内的二氧化碳，对沼气中的甲烷进行提纯。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体的讲是基于疏水膜的厌氧和好氧的废水处理系统及方法。

背景技术

为了加快生态环境建设，废水处理问题一直是当今社会关注的焦点。厌氧消化技术是处理废水和生产可再生能源的一种实用方法。然而，在厌氧发酵产甲烷的同时还产生了大量的厌氧消化液。虽然还田利用是一种有效的厌氧消化液减量化方式，但因我国近年来畜禽养殖、工业生产等规模化、集约化程度越来越高，且土地的消纳能力有限，所以事实上废水的还田利用还无法充分实现。此外，因很多厌氧消化液氨氮含量高，直接排放极易造成二次污染，所以需要再处理。目前，一般是采用活性污泥法、膜分离法、絮凝沉淀、氧化沟、高级氧化等工艺进行废水再处理。但这些方法成本高、且没有高附加值产物。

据悉，微藻是一类单细胞微生物，生长繁殖迅速，对环境的耐受性较好，易于培养，可在废水中生长。微藻在生长期间可通过光合作用可利用废水中的CO2、NH4+和PO43-等营养物质，在细胞内合成积累大量脂质、蛋白质、色素等高价值化合物并释放出O2。除细胞营养摄入外，微藻在光合作用期间将导致废pH值升高，造成部分NH4+挥发；而磷不能以气态形式存在，当废水的pH值和溶解氧浓度升高时，磷将以磷酸盐形式形成沉淀。此外，微藻不与农作物竞争耕地，是生物燃料、食品、饲料和药品等有效成分最具潜力的原料之一。

因此基于厌氧消化的技术，利用气体转移疏水膜，结合微藻光合作用构建的废水处理系统，不仅可以使废水达标排放，而且还有回收氨氮、提纯甲烷和获取微藻原料以便于制作高价值产品等的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于疏水膜的厌氧和好氧的废水处理系统及方法，本发明利用疏水性中空纤维膜来吸收废水中氨氮，使氨氮转换为铵盐，实现低能耗条件下回收氨氮，并得到铵盐，通过真空泵在微真空作用下将废水中产生的沼气通入好氧光合微藻生长反应器内，在光照条件下，利用微藻于二氧化碳进行光合作用，生成氧气，并吸收沼气内的二氧化碳，对沼气中的甲烷进行提纯。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

基于疏水膜的厌氧和好氧的废水处理系统，包括固液分离器、厌氧反应组件和好氧光合微藻生长反应组件；

所述固液分离器的输出端与厌氧反应组件的输入端连接，所述固液分离器用于接收高氨氮废水并将高氨氮废水进行固液分离，得到粗虑废水和废渣，并将粗虑废水输入厌氧反应组件，废渣排出；

所述厌氧反应组件内设置有疏水性中空纤维膜，所述厌氧反应组件用于向疏水性中空纤维膜内通入酸液，粗虑废水中的自由氨扩散至疏水性中空纤维膜被酸液吸收，得到铵盐溶液，并将铵盐溶液进行储存，所述厌氧反应组件还用于使粗虑废水进行厌氧发酵，得到沼气和二次处理废水；

所述好氧光合微藻生长反应组件内设置有膜接触器，所述好氧光合微藻生长反应组件用于将厌氧反应组件内的粗虑废水中的沼气抽入二次处理废水膜接触器内，将二次处理废水抽入好氧光合微藻生长反应组件内，所述好氧光合微藻生长反应组件还用于通过微藻吸收膜接触器内的沼气中的二氧化碳和二次处理废水中的二氧化碳，得到三次处理废水、氧气和甲烷气体，并将氧气排放，将甲烷气体进行储存，将三次处理废水经过滤后排放，将滤渣制成动物饲料。

进一步的，所述厌氧反应组件包括厌氧反应池、酸液罐和铵盐储液罐；