一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器的制作方法

1.本实用新型涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器。


背景技术：

2.我国是世界上稀土资源最丰富的国家，是世界公认的稀土生产大国和出口大国，亦被称为“稀土之都”。江西赣州是我国南方的稀土生产重地，为离子型稀土矿。现今的开采技术主要运用原地浸取工艺，并以硫酸铵溶液作为浸取剂注入到矿体中，稀土离子与铵根离子发生离子交换后经收液工程汇集至水冶车间，再通过添加碳酸氢铵等进行沉淀富集，得到碳酸盐稀土产品，虽不需剥离表土、开挖山体，但在浸矿和沉淀过程中大量使用氨氮，存在较大的生态环境风险，目前已成为行业关注的焦点。大部分的稀土废水具有以下特点：高氨氮和硝态氮，低有机质，低ph、高硫酸盐，低浓度的重金属和残留的稀土元素，使用常规污水处理工艺难以解决。因此，控制氨氮排放量，寻找经济有效的氨氮废水处理技术变得尤为重要。
3.目前应用较广的处理高氨氮的稀土矿废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。因高氨氮稀土矿废水使用物理法运行费用较高，维护过程复杂；使用化学法副产物会造成二次污染，反应过程不易控制等，故在处理高氨氮的稀土矿废水中，多使用生物法。生物法中使用微藻处理高氨氮是一种最优的方法，通过筛选，得到一种可以高效地将废水中的氨氮转化为自身生物量的絮凝性微藻，将此微藻放入含有大量氮源的稀土矿废水中生长。微藻在生长时通过消耗废水中的氨氮而增加了藻自身生物量，最终获得微藻生物质并净化废水水质。
4.传统的微藻处理废水相关实验于烧杯、锥形瓶等器皿中进行测定，均有各种限制：(1)废水流动不受控制，藻类生长堆积；(2)可处理废水体积相对较小，且并不易对微藻实现合理的回收；(3)收获悬浮藻生物量耗时耗财。这些因素都限制了微藻应用于处理废水的实际意义。申请公布号为cn 111320283 a的中国专利公开了一种絮凝微藻处理稀土矿废水的装置及方法，采用半球设计，并通过曝气的方式使絮凝微藻和二氧化碳充分接触，该方案中采用的是固定容积的装置，处理废水不能连续进行，可处理废水体积相对较小，如果要增大废水处理的体积只能增大装置的容积，成本将会进一步增加，而且，废水依靠曝气的方式进行流动，可能会造成冲脱微藻，反而不利于微藻的生长和繁殖，而降低稀土废矿水的净化效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器，以解决上述现有技术存在的问题，通过在壳体内设置波形导流板，利用波形导流板形成若干导流面，在导流面的作用下使得波形导流板两侧的水流缓慢流动，使废水在减缓水流速度的同时增加流行路程，达到缓冲水流的效果，使得藻类能够在均匀生长的同时提高稀土
矿废水净化率。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
7.本实用新型提供一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器，包括壳体以及竖向设置在所述壳体内底面的波形导流板，所述壳体上设置有进水口和出水口，所述波形导流板在所述进水口和所述出水口之间形成若干导流面，且最外侧导流面分别面向所述进水口和所述出水口，所述波形导流板的四周与所述壳体的内壁之间存在液体流动的间隙，液体由所述出水口溢流而出。
8.优选地，所述波形导流板包括若干首尾连接的平板。
9.优选地，所述平板设置有五个，所述波形导流板与所述壳体的内壁之间按照水流方向顺次形成微藻培养区、初步处理区、深度处理区和水藻缓冲区，其中，所述初步处理区和所述深度处理区分别位于所述波形导流板的两侧。
10.优选地，所述进水口的高度低于所述出水口的高度。
11.优选地，所述进水口高度为所述壳体高度的六分之一，所述出水口高度为所述壳体高度的六分之五。
12.优选地，所述波形导流板的高度低于所述壳体的高度。
13.优选地，所述壳体为长方体，所述波形导流板沿所述长方体的长度方向设置。
14.优选地，所述长方体的长宽高之比为30:13:8，所述长方体的内部容积3000ml
‑
3120ml。
15.优选地，所述进水口设置在所述长方体其中一个长边侧壁上，且靠近一个短边侧壁，所述出水口设置在所述长方体另一个长边侧壁上，且靠近另一个短边侧壁。
16.优选地，所述壳体为透明材质。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.(1)本实用新型通过在壳体内设置有波形导流板，利用波形导流板形成若干导流面，在导流面的作用下使得波形导流板两侧的水流缓慢流动，使废水在减缓水流速度的同时增加流行路程，达到缓冲水流的效果，使得藻类能够在均匀生长的同时提高稀土矿废水净化率，本实用新型可以实现小规模高效率处理稀土矿废水，并为大规模反应器的构建提供理论基础，有利于共絮凝微藻处理稀土尾矿废水在实际中的应用；
19.(2)本实用新型的波形导流板由五个平板首尾连接组成，能够将壳体内空间划分成微藻培养区、初步处理区、深度处理区和水藻缓冲区，并且，初步处理区和深度处理区分别位于波形导流板的两侧，从而能够合理的划分处理区域，有助于微藻对稀土矿废水的处理及微藻培养；
20.(3)本实用新型进水口的高度低于出水口的高度，进水口的位置在壳体高度的六分之一处，进水口设在此处有利于废水顺利进入壳体内，易于废水与沉降在底部的微藻混合；出水口设置在壳体高度的六分之五处，出水口设置在此处，处理后的废水可以顺利由出水口流出而壳体内的微藻的流失量较少；
21.(4)本实用新型壳体为透明材质，能够增大壳体的透光程度，提高对光的利用率，进而提高微藻的生长，达到更高的废水处理效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型整体结构示意图；
24.图2为图1的俯视图；
25.其中，1、壳体；2、波形导流板；3、进水口；4、出水口；5、进水管；6、出水管；7、微藻培养区；8、初步处理区；9、深度处理区；10、水流缓冲区。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.本实用新型的目的是提供一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器，以解决现有技术存在的问题，通过在壳体内设置波形导流板，利用波形导流板形成若干导流面，在导流面的作用下使得波形导流板两侧的水流缓慢流动，使废水在减缓水流速度的同时增加流行路程，达到缓冲水流的效果，使得藻类能够在均匀生长的同时提高稀土矿废水净化率。
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
29.如图1
‑
2所示，本实用新型提供一种共絮凝微藻处理稀土尾水的连续流光生物反应器，包括壳体1以及竖向设置在壳体1内底面的波形导流板2，其中，壳体1可以为没有顶盖的容器，即敞口的容器，其整体形状可以为圆柱型、长方体型、立方体型等各种形状，在壳体1内形成圆柱型、长方体型、立方体型等各种形式的容腔；波形导流板2的波形方向延伸方向平行于壳体1的内底面，也就是说，波形导流板2投影在壳体1内底面的形状为一波形；该波形可以由多个圆弧段组成，也可以由多个v字型段组成。另外，波形导流板2可以为一整张板经过弯曲加工而成，也可以由多个弧形板或平板首尾连接而成，且在连接的位置一般不留间隙。壳体1上设置有进水口3和出水口4，待处理的废水由进水口3进入，与壳体1内的微藻环境融合，经过微藻环境处理后，处理完成的废水由出水口4流出。波形导流板2在进水口3和出水口4之间形成若干导流面，也就是说，壳体1内的废水被导流面阻挡导流，不断的改变废水的流动方向，使得废水在壳体1内缓慢流动。且最外侧导流面分别面向进水口3和出水口4，也就是说，废水在由进水口3进入后先冲击到最外侧的导流面上，被该导流面所阻挡，减缓水流，避免对微藻带来较大搅动；在流出出水口4之前经过波形导流板2另一方向最外侧的导流面，经过该导流面的导流缓冲后，进一步降低废水的扰动，避免微藻顺着水流流出而导致微藻的流失。波形导流板2的四周与壳体1的内壁之间存在液体流动的间隙，此时，废水冲击到最外侧的导流面上后，会顺着导流面形成两个流向，一个流向继续沿波形导流板2的同一侧面流动到出水口4并由出水口4溢流而出，另一个方向朝向波形导流板2的另一侧
面，从而在另一侧面流动到出水口4并由出水口4溢流而出，因此，波形导流板2能够形成废水在壳体1内的两个流动区域。另外，需要说明的是，波形导流板2与壳体1的内壁之间的间隙可大可小，将该间隙设置的较小时可以起到限制水流流动的作用，即起到缓冲水流的作用，但不宜过小，否则可能会造成堵塞而影响水流流动。本实用新型通过在壳体1内设置有波形导流板2，利用波形导流板2形成若干导流面，在导流面的作用下使得波形导流板2两侧的水流缓慢流动，使废水在减缓水流速度的同时增加流行路程，达到缓冲水流的效果，使得藻类能够在均匀生长的同时提高稀土矿废水净化率。本实用新型可以实现小规模高效率处理稀土矿废水，并为大规模反应器的构建提供理论基础，有利于共絮凝微藻处理稀土尾矿废水在实际中的应用。
30.波形导流板2可以包括若干首尾连接的平板，平板可以采用大小形状一致的材料制成，此时，波形导流板2的波形投影为折线形，包括多个n字型结构。该结构的波形导流板2结构简单，成型方式灵活，可以直接将多个平板粘接或焊接在壳体1的内底面上形成。需要说明的是，面向进水口3和出水口4方向的导流面应与进水口3和出水口4成一定夹角，而非平行，以能够更好的起到缓冲水流的效果。
31.进一步的，波形导流板2的平板可以设置有五个，五个首尾连接的平板可以将壳体1的内部空间划分成六个空间，除了两个最外侧的导流面所面向的空间外，在波形导流板2的两个侧面分别包括两个空间。具体的，波形导流板2与壳体1的内壁之间按照水流方向顺次形成微藻培养区7、初步处理区8、深度处理区9和水流缓冲区10，其中，初步处理区8和深度处理区9分别位于波形导流板2的两侧。通过波形导流板2的设置，不仅可以对水流流动进行导向，还可以将壳体1内空间划分成不同的处理区，根据与废水接触的早晚时间和处理过程的长短进行了划分，能够利于微藻的生产，进而提高微藻处理废水的效率。
32.进水口3的高度可以设置成低于出水口4的高度的形式，在进水口3连接进水管5，由进水管5进入的水流能够冲击壳体1内靠近下部的微藻，避免微藻沉底而得不到有效利用；在出水口4连接出水管6，废水经过处理后，并经过水流缓冲区10的缓冲后，水藻沉降，上层为处理后的清液，清液能够通过出水口4溢流进入到出水管6。
33.进一步的，进水口3高度可以根据需求进行设定，优选地设置为壳体1高度的六分之一，进水口3设在此处有利于废水顺利进入壳体1内，易于废水与沉降在底部的微藻混合；出水口4高度同样可以根据需求进行设定，优选地设置为壳体1高度的六分之五，出水口4设置在此处，处理后的废水可以顺利由出水口4流出而壳体1内的微藻的流失量较少。此时，进水口3靠近壳体1的底面，出水口4靠近壳体1的顶面，水流在壳体1内部总体形成由一侧向另一侧、由下部向上部流动的趋势。
34.波形导流板2的高度可以设置的低于壳体1的高度。壳体1内的微藻液体随着微藻的繁殖，具有一定的粘稠度，局部位置可能由于液体流动性变差而造成漫过波形导流板2的高度。此时，由于还有外部壳体1的阻挡，不会造成液体由壳体1内漫过壳体1向外流出，也就避免了微藻的流失，避免了对周围环境的污染。
35.结合图1所示，壳体1可以设置为长方体的结构形式，波形导流板2沿长方体的长度方向设置，此时，波形导流板2与长方体的各内壁之间形成相应的处理区。长方体的各个面由不同的挡板制作，可以通过粘接或焊接进行连接，制作方式简单。同时，长方体的长度方向的延伸可以进一步的延长废水水流的流动路径，提高微藻的处理路径，最终提高处理效
率。
36.进一步的，长方体的各项尺寸可以选择不同的尺寸参数，选择不同的参数后，长方体内部的容积也相应的进行了设置。一具体的实施例中，优选长宽高之比为30:13:8，长方体的内部容积为3000ml
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3120ml。需要说明的是，该实施例尺寸并不唯一限定长方体的参数，本领域技术人员可以根据需求进行相应的改进和设置。
37.在将壳体1设置成长方体时，进水口3可以设置在长方体其中一个长边侧壁上，且靠近一个短边侧壁；出水口4设置在长方体另一个长边侧壁上，且靠近另一个短边侧壁。此时，进水口3和出水口4设置在了长方体接近对角的两个位置，从而在长方体尺寸一定的情况下，能够进一步的延长进水口3和出水口4之间的间距，有效的延长废水流动的缓冲距离，提高处理效率。
38.壳体1可以由透明材质制作而成，可以采用透明的有机玻璃或者透明pmma材质，透光率在92％以上，板材可以采用3mm的厚度。透明的壳体1有利于其内部的微藻吸收光照，从而有利于微藻的生产和繁殖，能够有效的提高微藻处理废水的能力。
39.本实用新型提供一具体实施例的使用方法如下：
40.一、将壳体1用3％的h2o2溶液浸洗45h～72h，并在接种藻液前使用自来水清洗3～4次；
41.二、往大烧杯中加入待处理废水，连接进水管5与泵机，启动泵机使得待处理废水能输送至壳体1内部，向敞开的壳体1内加入待处理废水至出水管6高度，约需加入3000ml～3120ml的稀土矿废水；需要说明的是，稀土矿废水浓度可依据实验计划进行改变，例如，分别通入进水为稀释1倍的稀土矿废水运行至稳定和未稀释的稀土矿废水运行至稳定，每日检测废水变化，做好记录；
42.三、以接入壳体1内的稀土矿废水作为培养基，接种1.2～2.54g/l的微藻；藻泥可以选择chlorococcum robustum ay122332.1，适宜的生存温度为24℃～28℃，适宜的光照强度为6000lx～8000lx；
43.四、调节泵机速率，控制壳体1中水的流速约为1600ml/d，温度不低于24℃不高于28℃，可以放置在恒温房中，并且在光照6000～8000lx条件下稳定运行；
44.五、根据实验计划，在出水口4处取样用于测定；
45.六、处理完成后，重复步骤四到五；
46.七、待所有废水处理完成或需要停机时，需要将壳体1内的微藻回收，此时可以有两种方案：
①
微藻量较少的情况下，停止进水后，将水从进水口3排出。
②
微藻量较多的情况下，从出水口4放出尽可能多的上清液，然后再用虹吸管将剩余水排出，最后剩余在壳体1内的微藻浓缩液通过进水口3排出后收集用于下次实验。
47.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。