(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号2.1(22)申请日2020.12.31(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号(43)申请公布日2021.04.09(73)专利权人哈尔滨工程大学烟台研究院地址山东省烟台市经济技术开发区长江路1号444室(72)发明人刘广民邱晓雨袁腾贺兰兰(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事23109专利代理师李红媛(51)Int.Cl.C02F9/14(2006.01)C02F3/32(2006.01)C02F3/12(2006.01)/10(2006.01)/34(2006.01)/30(2006.01)(56)对比文件,2020.02.14审查员裴铁柱(54)发明名称一种水网藻-膜生物复合污水处理装置(57)摘要一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，涉及一种膜生物复合污水处理装置。本发明是要解决现有的污水处理方法反硝化脱氮与磷的生物聚集均需消耗COD，耗能造成大量CO释放的技术问题。

本发明将水网藻在圆盘上附着，圆盘对于底部污水可以起到分离器的作用，防止池下部的悬浮污泥流出。同时，水网藻通过光合作用产生的氧气可以提高水中溶解氧浓度，提供底部生物膜所需溶解氧。本发明装置采用交替光照形式，不仅可以满足藻类的生物特性，而且可以加大污水处理效率，有利于藻类暗反应的进行。污水经过本发明的水处理装置处理后水质质量明显提高，COD去除率达到90％以上，同时藻类吸收利用污水中碳酸盐，从而减少了污水中二氧化碳的排权利要求书1页说明书6页附图1页.一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于水网藻‑膜生物复合污水处理装置是由初沉池(1)、二沉池(2)、转轴(3)、光源(4)、电机(5)、布水器(6)、填料(7)、出水回流管(8)、储水池(9)、圆盘(10)、排泥管(11)、核心处理池(12)、水泵(13)和电机控制器组成；所述的初沉池(1)的出水口与二沉池(2)的进水口连通，二沉池(2)的出水口与布水器(6)的进水口连通，布水器(6)设置在核心处理池(12)的池内底部，布水器(6)的上方设置附着生物膜的填料(7)，在附着生物膜的填料(7)的上方水平设置转轴(3)，转轴(3)上均匀固定多个圆盘(10)，转轴(3)与圆盘(10)的圆心处固定，圆盘(10)和转轴(3)均在核心处理池(12)的内部，圆盘(10)与转轴(3)的夹角为45；圆盘(10)的两个表面均设置有附着在填料上的水网藻；转轴(3)与核心处理池(12)相对的两个侧壁为滑动连接且密封；转轴(3)的一端与电机(5)的动力输出轴连接，电机(5)设置在核心处理池(12)的外侧壁上，电机(5)的信号输入端与电机控制器的信号输出端连接；所述的核心处理池(12)的出水口高于圆盘(10)；所述的核心处理池(12)的底部设置排泥管(11)；所述的核心处理池(12)的出水口与储水池(9)的进水口连通，储水池(9)顶部的出水口通过出水回流管(8)与二沉池(2)的出水口连通，在出水回流管(8)上设置一个水泵(13)；在核心处理池(12)的正上方设置光源(4)。

2.根据权利要求1所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的光3.根据权利要求1所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的电机(5)为步进电机。4.根据权利要求1所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的附着生物膜的填料(7)为生物填料。5.根据权利要求1所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的圆盘(10)的填料为弹性填料。6.根据权利要求4所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的生物填料为大豆秸秆。7.根据权利要求5所述的一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置，其特征在于所述的弹性填料为聚烯烃类聚酰胺。一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置技术领域[0001]本发明涉及一种膜生物复合污水处理装置。背景技术[0002]传统污水处理方法有生物膜法，沉淀过滤法，活性炭吸附法等，污水处理的主要对象为有机物(WD)/氨氮和磷酸盐。传统上，COD和氨氮的脱除一般由生物氧化和硝化/反硝化完成；磷酸盐或通过细菌的生物聚集、或靠化学沉淀去除。而传统工艺存在弊端，例如剩余污泥量大；反硝化脱氮与磷的生物聚集均需消耗COD；耗能造成大量CO释放，并进入大气。

[0003]针对目前传统处理工艺的弊端，生化二级处理除磷工艺会使大量的磷从污水中转移到剩余污泥中，从根本上看，仍然不能消除磷对生态环境的影响。藻类是自养型生物，生长对废水中营养要求较低，以光能作为能源利用氮(N)、磷(P)等营养物质合成复杂的有机质。因此，藻类可降低水体中的N、P含量，使污水中有害物质转化为藻，并且由于其生长速度快，代谢迅速，吸附作用快而净化效率高，利用藻类净化污水对于环境保护领域的意义是很大的。上个世纪五十年代，微藻处理污水的理念被提出，近年来该项工艺受到越来越多的关注。微藻在自然环境中起着净化自然水体的重要作用，微藻以水中氮磷和有机物等作为营养物质，以光能作为能源，以水作为电子受体，在光合作用下，微藻自身得到生长，同时水中氮磷和有机污染物质得以去除。微藻处理生活污水有很大的优势，除了成本很低，不会产生二次污染外，收获的微藻生物量价值也很高。微藻油脂含量很高(约为其干重的20％～50％，甚至有的微藻油脂含量高达80％)，使用微藻作为制备生物能源的原材料，具有很高的实用价值。此外大部分微藻除了可以生产生物油脂外，还可以生产类抗氧化剂、胡萝卜素、多肽酶聚合物及固醇类物质。

还可制备氢、沼气、醇类、烃类等燃料，生产油脂的残渣还可根据藻种特性用于生产食品、微藻蛋白、饲料、食用色素、颜料、肥料、土壤调节剂等副产品。可以说使用微藻深度处理污水，不仅运行费用低，而且产生的生物量的经济价值也很高，所以微藻深度处理污水是一种经济高效的处理工艺。利用微藻来处理污水，一方面可以有效去除废水中的氮磷等污染物，减少环境污染，另一方面，因为微藻中含量有丰富的蛋白质、碳水化合物、叶绿素、类胡萝卜素、维生素和油脂等，可将收货后的生物质用作生物饲料、动物饲料、色素、营养品以及生物质能源产品。利用微藻处理废水，具有成本低、能耗少、效益高的优点，是一项非常有开发潜力的环保工程技术。在污水深度处理领域中，使用最多的藻种主要有小球藻、栅藻、葡萄藻、水绵等，这些都属于绿藻纲。水网藻属于绿藻门绿藻纲绿球藻目水网藻科，由4～6个长筒形细胞相互连接构成。水网藻生长速度快，生长温度范围广(5～40)，一般为自养型，可产生氧气，对氮磷的吸收能力强，甚至可以富集镉等重金属元素。水网藻对氮磷的处理效果良好，同时其繁殖能力极强，可以用于改善富营养化水体以及深度处理污水强化去除水体中大量的氮磷污染物，同时水网藻对其它微藻的抑制作用可 以保证水体中水网藻的均一，进而保证对污水的处理效果。

利用水网藻处理废水，具有成本 低、能耗少、效益高的优点，是一项非常有应用前景的环保工程技术。藻类在污水处理中主 要作用是放氧，有藻类产生的氧气促成水体中细菌对污水的氧化，目前专利针对藻类处理 污水方面很少，这是一项很有前景的污水资源化技术。发明内容 [0004] 本发明是要解决现有的污水处理方法剩余污泥量大、反硝化脱氮与磷的生物聚集 均需消耗COD，耗能造成大量CO 释放的技术问题，而提供一种水网藻‑膜生物复合污水处理装置。 [0005] 本发明的水网藻‑膜生物复合污水处理装置是由初沉池1、二沉池2、转轴3、光源4、 电机5、布水器6、填料7、出水回流管8、储水池9、圆盘10、排泥管11、核心处理池12、水泵13和 电机控制器组成； [0006] 所述的初沉池1的出水口与二沉池2的进水口连通，二沉池2的出水口与布水器6的 进水口连通，布水器6设置在核心处理池12的池内底部，布水器6的上方设置附着生物膜的 填料7，在附着生物膜的填料7的上方水平设置转轴3，转轴3上均匀固定多个圆盘10，转轴3 与圆盘10的圆心处固定，圆盘10和转轴3均在核心处理池12的内部，圆盘10与转轴3的夹角 为45；圆盘10的两个表面均设置有附着在填料上的水网藻；转轴3与核心处理池12相对的 两个侧壁为滑动连接且密封；转轴3的一端与电机5的动力输出轴连接，电机5设置在核心处 理池12的外侧壁上，电机5的信号输入端与电机控制器的信号输出端连接；所述的核心处理 池12的出水口高于圆盘10；所述的核心处理池12的底部设置排泥管11；所述的核心处理池 12的出水口与储水池9的进水口连通，储水池9顶部的出水口通过出水回流管8与二沉池2的 出水口连通，在出水回流管8上设置一个水泵13；在核心处理池12的正上方设置光源4。

[0007] 本发明的水网藻‑膜生物复合污水处理装置的工作原理：光源4一直处于灯亮状 态；所述的电机控制器通过控制电机5一直转动，使得圆盘10每24小时转一圈； [0008] 待处理的污水首先进入初沉池1，然后依次进入二沉池2、核心处理池12和储水池 9；核心处理池12中的污泥通过排泥管11排出； [0009] 初沉池1可除去废水中的可沉物和漂浮物，污水经初沉后可去除可沉物、油脂和漂 浮物的50％、BOD的20％，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池1是经济上最为节省的 净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均宜采用初沉池预处理。二沉池2是活性 污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污 泥，其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。 [0010] 本发明的主要部分就是核心处理池12，主要目的是菌藻共存；利用生物膜法处理 污水，N、P处理效果并不完美，本发明装置中加入水网藻，利用其自身的生物特性二次吸收 N、P，使污水处理效果提高。核心处理池12的池底端为附着在填料7上的生物膜，而利用藻类 的趋光性，在池上部加上光源4，使水网藻在池上部分聚集并且通过填料附着在圆盘10的两 个表面上，由于藻光合作用不可以持续进行，所以通过转轴3的转动使得圆盘10一直转动， 控制圆盘10上表面和下表面的水网藻交替进行光照，圆盘10的存在一方面对于底部的污水 可以起到分离器的作用，另一方面圆盘10的转动让其两个表面的水网藻光照充分，同时使 得核心处理池12内有搅动效果，控制已死亡的藻和污泥排出。

污水在核心处理池12内充分 反应后流入储水池9，设置出水回流管8，当污水处理效果不好时，可将出水回流再次进行处 [0011]本发明的创新点在于：将水网藻在圆盘10上附着，圆盘10对于底部污水可以起到 分离器的作用，防止池下部的悬浮污泥流出；圆盘10的转动使圆盘10两面的水网藻光照充分，提高对氮磷的去除效果；每两块平行圆盘10之间会形成很浅的沉淀区域，运用“浅层沉 淀”原理，使被处理的废水与沉降的污泥在沉淀浅层中相互运动并分离，缩短颗粒沉降距 离，从而缩短了沉淀时间，并且增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率；同时，水网 藻通过光合作用产生的氧气可以为提高水中溶解氧浓度，提供底部生物膜所需溶解氧。藻 类的生长离不开光合作用，但是藻类的生长也需要一个适当的光暗交替过程，才能够利于 光合作用中光反应和暗反应匹配以及光合产物的形成和体内物质代谢的正常进行。本发明 装置采用交替光照形式，不仅可以满足藻类的生物特性，而且可以加大污水处理效率。 [0012] 本发明的有益效果在于： [0013] (1)本发明的水处理装置可以减少环境污染，可以将得到的藻类细胞进一步处理 得到有益物质，用作饲料、肥料和生产生物柴油等；