公布日：2023.10.03
申請(qǐng)日：2023.06.06
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申請(qǐng)涉及生物能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種暗‑光發(fā)酵生物制氫的廢水處理裝置，該裝置暗發(fā)酵生物制氫與厭氧氨氧化反應(yīng)相結(jié)合，以去除廢水中部分有機(jī)物及氮化物，解決廢水中高濃度氨氮抑制產(chǎn)氫效率的問題。光發(fā)酵生物制氫將暗發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)一步利用產(chǎn)氫，并將硫化物轉(zhuǎn)換成硫酸鹽，以降解廢水中有機(jī)酸及硫化物對(duì)后續(xù)水處理技術(shù)的影響，降低生物毒性，并可提高能量轉(zhuǎn)化效率。硝化反應(yīng)器與暗發(fā)酵制氫結(jié)合，循環(huán)進(jìn)行厭氧氨氧化工藝以提高水體除氮效率，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水制氫工藝及廢水處理的一體化裝置。
權(quán)利要求書
1.一種采用暗-光發(fā)酵生物制氫的廢水處理裝置，其特征在于，包括：暗發(fā)酵組件，包括暗發(fā)酵反應(yīng)器，所述暗發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有第一分離器；光發(fā)酵組件，包括若干并聯(lián)設(shè)置的光發(fā)酵反應(yīng)器，所述光發(fā)酵反應(yīng)器通過第一通道與所述暗發(fā)酵反應(yīng)器連通，所述第一通道用于通過所述第一分離器分離的廢水；所述光發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有分離組件；硝化反應(yīng)器，與所述光發(fā)酵反應(yīng)器之間連通有第二通道，所述第二通道用于通過所述分離組件分離的廢水；所述硝化反應(yīng)器與所述暗發(fā)酵反應(yīng)器之間連通有第三通道，所述第三通道用于通過所述硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的部分廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發(fā)酵反應(yīng)器包括第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)以及分離區(qū)；所述分離組件包括第二分離器以及第三分離器；所述第二分離器設(shè)置于所述第一反應(yīng)區(qū)與所述第二反應(yīng)區(qū)之間，所述第二分離器用于將所述第一反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的部分廢水分離至所述第二反應(yīng)區(qū)；所述第三分離器設(shè)置于所述第二反應(yīng)區(qū)與所述分離區(qū)之間，所述第三分離器用于將所述第二反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的部分氣體以及部分廢水分離至所述分離區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水處理裝置還包括支座、第一支架以及第一卡槽盤；所述第一支架設(shè)置于所述支座，所述第一卡槽盤的一端設(shè)置于所述支座，另一端通過所述第一支架支撐；所述光發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)置于所述第一卡槽盤，所述第一卡槽盤與所述支座之間具有第一傾斜角，所述第一支架被構(gòu)造為調(diào)整所述第一傾斜角的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述第一卡槽盤的凸面設(shè)置有聚光有機(jī)涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水處理裝置還包括若干卡箍，所述卡箍套設(shè)于所述光發(fā)酵反應(yīng)器并固定于所述第一卡槽盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水處理裝置還包括第二支架以及第二卡槽盤；所述第二支架設(shè)置于所述支座，所述第二卡槽盤與所述第一卡槽盤相對(duì)設(shè)置，所述第二卡槽盤的一端設(shè)置于所述支座，另一端通過所述第二支架支撐；所述第二卡槽盤上設(shè)置有若干光發(fā)酵反應(yīng)器，所述暗發(fā)酵組件設(shè)置于所述第一卡槽盤與所述第二卡槽盤之間；所述第二卡槽盤與所述支座之間具有第二傾斜角，所述第二支架被構(gòu)造為調(diào)整所述第二傾斜角的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發(fā)酵反應(yīng)器包括透明筒體，所述第一反應(yīng)區(qū)和所述第二反應(yīng)區(qū)均設(shè)置于所述透明筒體內(nèi)，所述透明筒體的材質(zhì)選自結(jié)合石墨烯改性的PMMA。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述暗發(fā)酵反應(yīng)器頂部設(shè)置有氣體回收部件，所述氣體回收部件包括分子篩，所述分子篩用于分離氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水處理裝置還包括真空罩，所述氣體回收部件設(shè)置于所述真空罩內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發(fā)酵反應(yīng)器還包括第一循環(huán)出水端和第二循環(huán)出水端，所述第一循環(huán)出水端連通于所述第一反應(yīng)區(qū)，所述第二循環(huán)出水端連通于所述分離區(qū)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種暗-光發(fā)酵生物制氫的廢水處理裝置，以改善生物制氫會(huì)造成大量有機(jī)物殘留，以致于產(chǎn)氫過程能量轉(zhuǎn)化效率低的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施方式采用的一個(gè)技術(shù)方案是：
第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種采用暗-光發(fā)酵的廢水處理裝置，包括暗發(fā)酵組件、光發(fā)酵組件以及硝化反應(yīng)器。暗發(fā)酵組件包括暗發(fā)酵反應(yīng)器，所述暗發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有第一分離器。光發(fā)酵組件包括若干并聯(lián)設(shè)置的光發(fā)酵反應(yīng)器，所述光發(fā)酵反應(yīng)器通過第一通道與所述暗發(fā)酵反應(yīng)器連通，所述第一通道用于通過所述第一分離器分離的廢水；所述光發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有分離組件。硝化反應(yīng)器與所述光發(fā)酵反應(yīng)器之間連通有第二通道，所述第二通道用于通過所述分離組件分離的廢水；所述硝化反應(yīng)器與所述暗發(fā)酵反應(yīng)器之間連通有第三通道，所述第三通道用于通過所述硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的部分廢水。
在一些實(shí)施例中，所述光發(fā)酵反應(yīng)器包括第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)以及分離區(qū)；所述分離組件包括第二分離器以及第三分離器。所述第二分離器設(shè)置于所述第一反應(yīng)區(qū)與所述第二反應(yīng)區(qū)之間，所述第二分離器用于將所述第一反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的部分廢水分離至所述第二反應(yīng)區(qū)。所述第三分離器設(shè)置于所述第二反應(yīng)區(qū)與所述分離區(qū)之間，所述第三分離器用于將所述第二反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的部分氣體以及部分廢水分離至所述分離區(qū)。
在一些實(shí)施例中，所述廢水處理裝置還包括支座、第一支架以及第一卡槽盤。所述第一支架設(shè)置于所述支座，所述第一卡槽盤的一端設(shè)置于所述支座，另一端通過所述第一支架支撐。所述光發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)置于所述第一卡槽盤，所述第一卡槽盤與所述支座之間具有第一傾斜角，所述第一支架被構(gòu)造為調(diào)整所述第一傾斜角的大小。
在一些實(shí)施例中，所述第一卡槽盤的凸面設(shè)置有聚光有機(jī)涂層。
在一些實(shí)施例中，所述廢水處理裝置還包括若干卡箍，所述卡箍套設(shè)于所述光發(fā)酵反應(yīng)器并固定于所述第一卡槽盤。
在一些實(shí)施例中，所述廢水處理裝置還包括第二支架以及第二卡槽盤；所述第二支架設(shè)置于所述支座，所述第二卡槽盤與所述第一卡槽盤相對(duì)設(shè)置，所述第二卡槽盤的一端設(shè)置于所述支座，另一端通過所述第二支架支撐。所述第二卡槽盤上設(shè)置有若干光發(fā)酵反應(yīng)器，所述暗發(fā)酵組件設(shè)置于所述第一卡槽盤與所述第二卡槽盤之間。所述第二卡槽盤與所述支座之間具有第二傾斜角，所述第二支架被構(gòu)造為調(diào)整所述第二傾斜角的大小。
在一些實(shí)施例中，所述光發(fā)酵反應(yīng)器包括透明筒體，所述第一反應(yīng)區(qū)和所述第二反應(yīng)區(qū)均設(shè)置于所述透明筒體內(nèi)，所述透明筒體的材質(zhì)選自結(jié)合石墨烯改性的PMMA。
在一些實(shí)施例中，所述暗發(fā)酵反應(yīng)器頂部設(shè)置有氣體回收部件，所述氣體回收部件包括分子篩，所述分子篩用于分離氣體。
在一些實(shí)施例中，所述廢水處理裝置還包括真空罩，所述氣體回收部件設(shè)置于所述真空罩內(nèi)。
在一些實(shí)施例中，所述光發(fā)酵反應(yīng)器還包括第一循環(huán)出水端和第二循環(huán)出水端，所述第一循環(huán)出水端連通于所述第一反應(yīng)區(qū)，所述第二循環(huán)出水端連通于所述分離區(qū)。
區(qū)別于相關(guān)技術(shù)的情況，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種采用暗-光發(fā)酵的廢水處理裝置的有益效果是：
暗發(fā)酵反應(yīng)器可進(jìn)行暗發(fā)酵制氫，暗發(fā)酵反應(yīng)生成小分子酸；光發(fā)酵反應(yīng)器可通過光發(fā)酵制氫，光發(fā)酵反應(yīng)器與暗發(fā)酵反應(yīng)器通過第一通道連通，光發(fā)酵反應(yīng)能夠利用暗發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的小分子酸為碳源進(jìn)行產(chǎn)氫代謝，小分子酸在光發(fā)酵產(chǎn)氫過程中被轉(zhuǎn)化成氫氣和二氧化碳，以便于暗發(fā)酵反應(yīng)的殘留物得以繼續(xù)利用，同時(shí)，通過分離組件可將廢水和氣體分離。將暗發(fā)酵制氫和光發(fā)酵制氫法聯(lián)合，可顯著提高底物的轉(zhuǎn)化效率，并降低尾液的殘留對(duì)環(huán)境造成的污染；同時(shí)，暗發(fā)酵制氫過程中產(chǎn)生的硫化氫經(jīng)過光發(fā)酵反應(yīng)化成硫酸鹽，降低了廢水的生物毒性；另外，硝化反應(yīng)器與暗發(fā)酵反應(yīng)器之間連通有第三通道，暗發(fā)酵制氫的菌群與氨氧化反應(yīng)的菌群互利，將暗發(fā)酵過程中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮及亞硝酸鹽利用厭氧氨氧化進(jìn)行代謝生成氮?dú)�，可以保證水體中較低濃度的氨氮，利用硝化反應(yīng)器進(jìn)行補(bǔ)充亞硝酸鹽，保證厭氧氨氧化過程正常進(jìn)行，提高產(chǎn)氫效率。
（發(fā)明人：張慶碩;林娜;夏玲;陳力嘉;歐陽清華;肖吉成;李海波）
