[发明专利]一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法，旨在解决低浓度含砷废水净化的难题；本发明装置包括调节池、培养反应器及干燥焚烧装置；所述调节池用于初步调节废水pH及氮磷浓度，用于废水的预处理步骤；所述培养反应器为处理废水的主体，曝气装置及防水LED灯带用于提供微藻生长所需碳源和光照，“反馈‑调节系统”用于实时调控培养反应器内温度、pH及氮磷浓度，确保废水处理效率；所述干燥焚烧装置用于对处理饱和的微藻进行焚烧回收，能够实现微藻资源化利用；本发明提供的装置及方法解决了现有低浓度含砷废水处理装置中成本高、效率低、容易产生二次污染以及后期含砷沉淀物处理困难等技术问题。

技术领域

本发明具体涉及一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法，属于环境修复及废水处理技术领域。

背景技术

砷作为一种丰富的自然元素和重要的环境污染物，被认为是严重危害人类健康的一类有毒物质。砷对人类健康的影响范围很大，长期接触砷不仅会引起皮肤炎症，还会引发各种器官(大脑、肝脏、肾和胃)癌变。随着工农业的不断发展，砷作为其中不可避免会出现的污染物，极易被释放到环境中，使得环境中的动植物乃至人类都易暴露在砷污染下。由于人类与水圈的紧密联系，自然水体中的砷污染已经成为一个重要的公共健康问题。工业“三废”的排放是水体中砷的主要来源，在处理未达标甚至未进行任何处理的情况下，含砷废水直接或间接排放到环境中将引发水体砷污染；定期清洗生产所用的石英或碳化硅器皿时也会产生大量的低浓度(1-2mg/L)的含砷废水。

目前，含砷废水的处理常用经典的铁盐法，但是铁盐法处理会产生大量的固体废渣，而含砷废渣难以处理，用风干浓缩或亚废蒸馏又需要耗费大量的电，且效率低下，导致产品生产成本大大增加。对于低浓度的含砷废水，公开号为CN112520883A一种低浓度含砷废水处理工艺，该专利对于低浓度含砷废水的处理，设计有加药预处理，使重金属离子变成絮状的沉淀物，然后通过膜物理过滤的方式截留污水中重金属离子，但是该方法中，水体过膜时需要控制水量和水速，避免膜损坏，同时过滤用的膜回收利用复杂且造价成本高。

微藻生长周期短、繁殖迅速、经济实惠且对环境适应性强，既能利用废水中的氮磷进行生长，又对砷有较高的抗性，可以通过吸附吸收作用富集溶液中的砷，因此可作为一种经济高效修复低浓度含砷废水的生物材料。公开号为CN108946947A的中国专利公开了一种微藻产生细胞活电电池及在清理水中的重金属污染物上的应用，在该专利中，由藻类产生的生物电将用于净化水溶液中的重金属离子，直接通过电极放入重金属溶液(废水)中，同时通过吸附原理和化学反应来达到去除重金属离子的目的，但是该方法去除重金属离子的效率不高，且需要较长的处理时间；公开号为CN110589940A的中国专利公开了一种去除水中重金属离子的处理装置及方法，在该专利中具体公开了设置有碳电极的电池和通管的处理装置，通管由内至外依次包括炭层、铜片和绝缘层，通管设置有通孔，含重金属的废水从通管流过，以使得炭层接触废水，炭电极通过电线与通管的铜片电性连接，电线与外部电源连接，通过电荷吸附能够有效去除包括镉、铬、砷、汞、铅中的一种或多种的重金属离子，但是该专利的方法对于低浓度的含砷废水去除效率不高。

综上所述，可以看出，在重金属废水处理的领域，微藻生长周期短、繁殖迅速、经济实惠且对环境适应性强，既能利用废水中的氮磷进行生长，又对砷有较高的抗性，可以通过吸附吸收作用富集溶液中的砷，因此可作为一种经济高效修复低浓度含砷废水的生物材料。

发明内容

本发明的目的是针对现有低浓度含砷废水处理方法与装置的不足及缺陷，充分利用微藻自身特性，提供一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法，通过调控处理过程的关键环境参数，获得最高修复效率的同时对处理后的藻体进行回收，实现微藻资源化利用，解决了现有技术中低浓度含砷废水处理装置中成本高、效率低、容易产生二次污染以及后期含砷沉淀物处理困难等问题。

本发明的技术方案如下：