CN110615574A - 一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统及工艺。本发明所述的废水处理系统，包括：臭氧催化氧化装置，中间水池，光生物反应器和藻液分离装置。所述的废水处理工艺包括如下步骤：1)将废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧作用下进行催化氧化反应；2)将步骤1)所得的废水输送至中间水池，待所述废水中的臭氧分解后输送至光生物反应器进行处理；所述光生物反应器内接种微藻。本发明所采用的臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理工艺及系统，方法简单，运行成本低，克服了臭氧催化氧化工艺对氨氮去除效果不理想、高盐废水氨氮处理难等问题，可实现高盐废水中污染物的综合高效去除。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化耦合微藻法废 水处理系统及工艺。
背景技术
随着我国工业的迅速发展，水资源的需求量日益剧增，工业用水的过程中 伴随着水污染问题的产生。在石油、化工、电力、冶金以及海水淡化等行业的 生产中，产生了越来越多的高盐废水。
高盐废水通常指含有有机物和总溶解性固体(TDS)的质量分数大于3.5％ 的废水，具有盐度高、毒性大、难生物降解等特点，属于极难处理的一种废水。
国内外对高盐废水的处理方式有蒸发浓缩、混凝沉淀、活性炭吸附、芬顿 氧化法、稀释生化法、臭氧催化氧化等方法。
蒸发浓缩法能耗较高，且浓缩分离后的残留物和固体成分复杂，经常作为 危废来处理；混凝沉淀对污染物的去效率较低，需与其他工艺组合；活性炭吸 附对炭的消耗量大；芬顿氧化法需向污水中投加大量的亚铁离子，产生铁泥造 成二次污染，并且反应过程需在偏酸性条件下进行；稀释生物法通常处理高含 盐废水需要进行稀释，造成投资运行费用急剧升高。
臭氧催化氧化法可达到深度氧化、最大限度去除有机物的目的，但臭氧对 小分子酸、醛等有机物及氨氮的去除效率较低，经处理后的水体氨氮仍高达几 十、甚至上百毫克/升，由于盐度高，组合常规的生化处理难以见效。
发明内容
基于上述缺陷，本发明提供一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统及 工艺，以实现废水中污染物的处理和达标排放。具体技术方案如下：
一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统，包括：臭氧催化氧化装置， 中间水池，光生物反应器和藻液分离装置；
臭氧催化氧化装置，所述臭氧催化氧化装置的进水口用于接收废水，所述 臭氧催化氧化装置用于对进入的废水进行臭氧催化氧化反应，所述臭氧催化氧 化装置的出水口用于排出经过所述臭氧催化氧化反应的废水；
中间水池，设置在所述臭氧催化氧化装置和光生物反应器之间，所述中间 水池的进水口与所述臭氧催化氧化装置的第一出水口相连接，用于接收所述臭 氧催化氧化装置的出水口排出的废水，并使所述臭氧催化氧化装置的出水口排 出的废水在所述中间水池停留设定时间；所述中间水池的出水口与所述光生物 反应器的入水口相连接，所述中间水池的出水口用于排出流经所述中间水池的 废水；
光生物反应器，所述光生物反应器的第一进水口与所述中间水池的出水口 相连接，用于接收所述中间水池的出水口排出的废水；所述光生物反应器内接 种有微藻，所述微藻用于对进入所述光生物反应器内的废水进行净化处理。所 述光生物反应器用于为微藻提供适宜的生长环境。
藻液分离装置，所述藻液分离装置的进水口与所述光生物反应器出水口相 连接，用于接收光生物反应器中排出的藻液，并对所述藻液进行藻体及出水的 分离。
本发明所述的废水处理系统，设置所述中间水池的目的在于，经过所述臭 氧催化氧化装置处理后的废水在所述中间水池内停留设定时间，以保证废水中 携带的臭氧分解完全，不会流入所述光生物反应器内对微藻产生毒害作用。
本发明所述的废水处理系统，优选地，所述微藻选自球等鞭金藻(Isochrysissp.)、螺旋藻(Spirulina.)、杜氏盐藻(Dunaliella sp.)、超嗜盐杆藻(Euhalothece sp.)等对盐度耐受性强或嗜盐藻类中的一种或几种。
本发明所述的废水处理系统，优选地，所述光生物反应器为封闭式光生物 反应器或开放式光生物反应器；所述封闭式光生物反应器包括(但不限于)： 板式、柱状、管式等封闭式反应器；所述开放式光生物反应器包括(但不限于)： 跑道池等开放式光生物反应器。
所述封闭式光生物反应器上设有透光部件，所述透光部件用于使自然光线 通过并进入所述光生物反应器内，以使所述微藻能够接受所述自然光线；
或，
所述封闭式光生物反应器内设置有光源，所述光源用于为微藻(进行光合 作用)提供光照。
在本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，所述的废水处理系统还 包括：
通气组件，与所述光生物反应器相连接，所述通气组件用于向所述微藻通 气；所述通气可向所述微藻通二氧化碳或空气皆可。
在本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，
所述光生物反应器内设置有温控装置；所述温控装置用于使所述光生物反 应器内的温度为设定值；优选地，所述温度的设定值为25-32℃。
在本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，
所述光生物反应器内设置有pH值控制装置；
所述pH值控制装置用于控制所述光生物反应器内的pH值为设定值，优选 地，所述pH值的设定值为6.5-8.0。
本发明所述的废水处理系统的另一些实施方式中，
所述臭氧催化氧化装置的内部设置有臭氧供气件，用于向所述臭氧催化氧 化装置的内部提供臭氧，所述臭氧供气件用于控制臭氧的进气浓度为设定值； 优选地，所述设定值为80-200mg/L。
本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，
所述臭氧催化氧化装置内部填装有催化剂，所述催化剂的载体选自(包含 但不限于)铝基、炭基、陶粒基等中的一种或几种，所述载体上负载有活性金 属；所述活性金属选自贵金属、过渡金属、稀土金属等中的一种或几种；更优 选，所述活性金属选自(包括但不限于)铁、镍、铜、钯、银、金、铂、铑、 钴等中的一种或几种。
本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，所述的臭氧催化氧化装置 还设置有第二出水口，所述第二出水口与所述光生物反应器的第二进水口相连 接；所述第二出水口用于输出经过臭氧催化氧化装置的溶解有臭氧的废水，所 述第二进水口用于接受所述溶解有臭氧的废水，并输送至所述光生物反应器内； 所述第二出水口可在开启状态下，将溶解有臭氧的废水输送至光生物反应器内 并清洗附着在所述光生物反应器壁上的微藻，保证所述光生物反应器的透光性。
本发明所述的废水处理系统的另一些实施方式中，所述废水处理系统，还 包括：
尾气破坏装置，与所述臭氧催化氧化装置相连接，用于破坏所述臭氧催化 氧化装置排出的尾气。
本发明所述的废水处理系统的另一些实施方式中，所述的废水处理系统， 还包括：
混凝沉淀池，所述混凝沉淀池设置于所述臭氧催化氧化装置之前，用于对 进入所述混凝沉淀池的废水进行混凝沉淀，所述混凝沉淀池的进水口用于接收 废水，所述混凝沉淀池的出水口与所述臭氧催化氧化装置的进水口相连接。
本发明所述的废水处理系统的另一些实施方式中，所述的废水处理系统， 还包括：
过滤装置，所述过滤装置设置于所述混凝沉淀池和所述臭氧催化氧化装置 之间，用于去除流入的废水中的悬浮物；所述过滤装置的进水口连接所述混凝 沉淀池的出水口，所述过滤装置的出水口用于排出经过所述过滤装置过滤后的 废水，并输送至所述臭氧催化氧化装置；所述过滤装置为多介质过滤器、筛网 过滤器、活性炭过滤器中的一种或几种；优选地，所述多介质过滤器中所装填 的滤料选自(包含但不限于)石英砂、无烟煤、锰砂、鹅卵石、铁磁矿、麦饭 石、石榴石中的一种或几种。
作为本发明所述的废水处理系统的优选实施方式，所述的废水处理系统， 包括：
依次连接的混凝沉淀池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、中间水池、光生 物反应器和藻液分离装置。
本发明的同时提供一种运行成本低、安全有效的高盐废水中污染物的臭氧 催化氧化耦合微藻法废水处理工艺。
优选地，所述处理工艺使用上述任意一项技术方案所述的臭氧催化氧化耦 合微藻法废水处理系统以进行处理。
具体包括如下步骤：
1)将废水输送至臭氧催化氧化装置，(所述废水中的污染物质)在臭氧作 用下进行催化氧化反应；
2)将步骤1)所得的废水输送至中间水池，待所述废水中的臭氧分解后输 送至光生物反应器进行处理；所述光生物反应器内接种微藻。
关于本发明所述的处理工艺，步骤1)：
优选地，将废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧及催化剂的作用下进行 催化氧化反应，所述催化剂的载体选自(包括但不限于)铝基、炭基、陶粒基、 污泥基等中的一种或几种，所述载体上负载活性金属组分，所述活性金属组分 选自贵金属、过渡金属、稀土金属等中的一种或几种；更优选选自(包括但不 限于)铁、镍、铜、钯、银、金、铂、铑、钴等中的一种或几种。
所述催化剂的装填量为所述臭氧催化氧化装置的体积的1/4-2/3。
本步骤中，所述臭氧的通气量与COD设计去除量的质量比在1：1-6；
所述催化氧化反应的反应时间为0.5-2h。
本步骤中，所述废水在催化剂的作用下，促进臭氧分解生产·OH，·OH 与有机物进行系列自由基链反应，将高盐废水中的大分子有机物逐步降解为低 分子量的有机物，进一步氧化成CO2、H2O和其他矿物质等，未利用臭氧可进 入尾气破坏装置，以防对环境造成污染。
关于本发明所述的处理工艺，步骤2)：
优选地，所述的微藻选自(包括但不限于)球等鞭金藻(Isochrysis sp.)、 螺旋藻(Spirulina.)、杜氏盐藻(Dunaliella sp.)、超嗜盐杆藻(Euhalothece sp.) 等对盐度耐受性强或嗜盐藻类中的一种或几种。
根据(高盐)废水的类型、盐度和氯化钠的含量，可由本领域技术人员选 择性在光生物反应器中培养不同种类的耐盐藻类，上述所提供的微藻能有效的 吸收经过臭氧处理后水体中的小分子有机物及氮磷等营养元素，将其转化为氧 气及自身的生物质。
优选地，将所述微藻在所述光生物反应器内的质量浓度控制在0.01g/L-1g/L之间。
优选地，维持光生物反应器内的水体具有设定温度；更优选，所述设定温 度为18-32℃之间；还可进一步向所述光生物反应器内补充CO2或空气，和/或， 利用日照或人工光源，实现藻类的快速增长。
所述人工光源的照明时间为8-24h/天。
在本步骤，可向所述光生物反应器内为微藻补充无机盐等营养物质，可采 用营养液等方式进行补充，其用量和营养液的具体选择也可由本领域技术人员 按照本领域常规进行选择，在此不做特殊的限制。
本发明所述的处理工艺，还可包括在步骤2)，根据培养的微藻种类的不同， 在所述微藻质量浓度高于0.45-1g/L时，通过过滤(包括膜过滤)、离心、沉淀 等方法，完成水、藻的分离。
本领域技术人员可根据所培育微藻的类型选择藻类的分离方式，通常地， 采用如下方法：将高于一定浓度的藻液排入分离池，投加絮凝剂后进行重力分 离或通过膜过滤等方法实现藻、液的分离。
本发明所述的臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理工艺，还可在步骤1)之 前，包括对废水的混凝沉淀和/或过滤的步骤；
具体地，对所述废水进行混凝沉淀时，本领域技术人员可根据微藻的种类 确定絮凝剂种类及用量，经过絮凝后的藻液通过重力分离；
或，采用膜过滤、高速离心等本领域常规方法进行藻、液分离；
对所述废水进行过滤时，优选采用多介质过滤器、筛网过滤器、活性炭过 滤器中的一种或几种。以进一步去除水中的悬浮物的含量，满足臭氧氧化的工 艺要求。优选地，所述多介质过滤器中所装填的滤料选自(包含但不限于)石 英砂、无烟煤、锰砂、鹅卵石、铁磁矿、麦饭石、石榴石中的一种或几种。
本发明所采用的废水处理方法，方法简单，成本低，克服了臭氧催化氧化 工艺对氨氮去除效果不好等问题，可实现高盐废水中污染物的综合高效去除。
优选地，在步骤1)之前，对废水依次进行混凝沉淀和过滤。
本发明所述的处理工艺中，所述废水为高盐废水，具体为含有有机物和总 溶解性固体(TDS)的质量分数大于3.5％的废水。针对上述特定的高盐废水， 本发明所提供的工艺可有更为突出的技术效果。
本发明所提出的处理工艺，由于高盐水盐含量高，无法采用传统生物法去 除氨氮，采用臭氧+微藻法，处理成本较低。整个处理过程无二次污染，藻类 可作为生物质被利用，如制取生物质油、饲料等；微藻处理为碳吸收过程，可 实现二氧化碳的固定。
本发明所述的处理工艺，最优选包括如下步骤：
1)将废水输送至混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，得到沉淀后的废水；
2)将步骤1)所得废水进入多介质过滤器进行过滤；
3)将步骤2)所得废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧及催化剂的作用 下，发生催化氧化反应；未利用臭氧进入尾气破坏装置；
4)将步骤3)所得废水输送至中间水池，至少停留0.5h；本步骤用于臭氧 的自分解，防止臭氧对后序微藻产生毒害作用；
5)将步骤4)所得废水输送至光生物反应器，所述光生物反应器中接种有 微藻；并控制光生物反应器的温度、pH、光照、CO2浓度等参数；
6)当步骤5)中所产生的废水中微藻浓度达到设定值时，可通过过滤、离 心、沉淀等方法，完成水、藻的分离；分离所得的藻体可以作为生物质能进一 步利用。
作为一种优选方案，步骤3)中，所述催化剂在臭氧催化氧化装置内的填 充量为1/4-2/3，所述催化剂的载体为铝基、炭基、陶粒基以及其他多孔材料基 的一种或几种的组合；所述载体上负载活性金属组分，所述活性金属组分选自 贵金属、过渡金属、稀土金属(等)中的一种或几种；更优选选自(包括但不 限于)铁、镍、铜、钯、银、金、铂、铑、钴(等)中的一种或几种。
本发明所述的废水处理系统，使废水去除悬浮物后进入臭氧催化氧化反应 装置，在该装置内大分子有机物被氧化为小分子有机物、CO2和H2O等，含盐 废水进入光生物光生物反应器后，水体中小分子有机物及氮磷等营养元素被微 藻吸收，实现高盐废水中污染物的去除。本发明工艺简单，成本低，克服了臭 氧催化氧化工艺对氨氮去除效果不好、高盐废水中氨氮处理难等问题，可实现 废水中污染物的综合高效去除。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所 有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种废水处理工艺，所采用的废水为反渗透高盐废水，经过 多级膜浓缩后所得废水的TDS约为30g/L，初始COD为136mg/L，氨氮为 121mg/L。
废水处理方法包括如下步骤：
1)将所述废水进入臭氧催化氧化装置，催化剂为铝基，填装量约占反应 空间的40％，臭氧进气浓度为162mg/L，停留时间为1h；本步骤处理后，检测 所得出水COD值为56mg/L，氨氮为94mg/L；
2)将步骤1)所得废水在中间水池停留1.5h；
3)将步骤2)所得废水进入光生物反应器(采用管式光生物反应器)，光 生物反应器中接种杜氏盐藻，经人工光照(8500Lux，光照时间16小时/天)， 通入CO2，24-28℃条件下培养4天，经检测，出水COD为42mg/L，氨氮为 12mg/L；本实施例还可获得干燥粉0.87g/L，所述干燥粉为藻类处理废水后所 得到的。
实施例2
本实施例提供一种废水处理工艺，所采用的废水为海产品加工行业高盐废 水，检测其初始COD为256mg/L，氨氮为137mg/L，TDS为7400mg/L。
废水处理方法包括如下步骤：
1)将所述废水进入臭氧催化氧化装置，催化剂为炭基，填装量为反应器 的60％，臭氧进气浓度为137mg/L，停留时间为2h；本步骤处理后，检测所得 出水COD值为68mg/L，氨氮为83mg/L；
2)将步骤1)所得废水在中间水池停留1h；
3)将步骤2)所得废水进入光生物反应器(采用跑道池反应器)，光生物 反应器中接种螺旋藻，自然光照，夏季，平均气温在28℃，向光生物反应器内 补充适量KNO3、NaHCO3等营养物质，培养7天，经检测，出水COD为47mg/L， 氨氮为4mg/L，获得干燥粉1.42g/L。
实施例3
本实施例提供一种废水处理工艺，所采用的废水为肥料加工行业生产废水， 检测其初始COD为129mg/L，氨氮为322mg/L，TDS为14000mg/L。
废水处理方法包括如下步骤：
1)将所述废水进入臭氧催化氧化装置，催化剂为陶粒基催化剂，填装量 为反应器的30％，臭氧进气浓度为160mg/L，停留时间为1.5h；经检测，出水 COD值为73mg/L，氨氮为276mg/L；
2)将步骤1)所得废水在中间水池停留0.5h；
3)将步骤2)所得废水进入光生物反应器(采用柱状式反应器)，内置人 工光源(光照强度6800Lux，光照16小时/天)，光生物反应器中接种球等鞭金 藻，平均气温在24-27℃，通入空气，培养6天，经检测，出水COD为38mg/L， 氨氮为27mg/L，获得干燥粉1.03g/L。
实施例4
本实施例提供一种废水处理工艺，所采用的废水为榨菜加工废水，检测进 入工艺段的废水指标如下：COD为524mg/L，氨氮42mg/L，TDS为15000mg/L。
废水处理方法包括如下步骤：
1)对所述废水进行混凝沉淀，使用混凝剂为PAC，用量为每吨废水使用 1.02kg；
2)对步骤1)处理后的废水以多介质过滤器过滤，采用无烟煤和石英砂为 介质；
3)将所述废水进入臭氧催化氧化装置，催化剂为活性炭基催化剂，填装 量为反应器的60％，臭氧进气浓度为140mg/L，停留时间为3h；经检测，出水 COD值为94mg/L，氨氮为21mg/L；
4)将步骤3)所得废水在中间水池停留1.2h；
5)将步骤4)所得废水进入光生物反应器(采用跑道池反应器)，内置人 工光源(光照强度7000Lux，光照16小时/天)，光生物反应器中接种球等鞭金 藻，平均气温在24-27℃，通入空气，培养6天，经检测，出水COD为62mg/L， 氨氮为5mg/L，获得干燥粉0.56g/L。
实施例5
本实施例提供一种废水处理系统，包括：
臭氧催化氧化装置，中间水池，光生物反应器和藻液分离装置；
臭氧催化氧化装置，所述臭氧催化氧化装置的进水口用于接收废水，所述 臭氧催化氧化装置用于对进入的废水进行臭氧催化氧化反应，所述臭氧催化氧 化装置的出水口用于排出经过所述臭氧催化氧化反应的废水；
中间水池，设置在所述臭氧催化氧化装置和光生物反应器之间，所述中间 水池的进水口与所述臭氧催化氧化装置的出水口相连接，用于接收所述臭氧催 化氧化装置的出水口排出的废水，并使所述臭氧催化氧化装置的出水口排出的 废水在所述中间水池停留设定时间；所述中间水池的出水口与所述光生物反应 器的入水口相连接，所述中间水池的出水口用于排出流经所述中间水池的废水；
光生物反应器，所述光生物反应器的进水口与所述中间水池的出水口相连 接，用于接收所述中间水池的出水口排出的废水；所述光生物反应器内接种有 微藻，所述微藻用于对进入所述光生物反应器内的废水进行净化处理。所述光 生物反应器用于为微藻提供适宜的生长环境；
藻液分离装置，所述藻液分离装置的进水口与所述光生物反应器出水口相 连接，用于接收光生物反应器中排出的藻液，并对所述藻液进行藻体及出水的 分离。
本发明所述的废水处理系统，设置所述中间水池的目的在于，经过所述臭 氧催化氧化装置处理后的废水在所述中间水池内停留设定时间，以保证废水中 携带的臭氧分解完全，不会流入所述光生物反应器内对微藻产生毒害作用。
由此，将废水依次通过所述臭氧催化氧化装置、中间水池和光生物反应器， 最后进入藻液分离装置，在臭氧催化氧化装置内，废水被深度氧化、最大限度 去除有机物，再进入中间水池，废水中溶解了一部分的臭氧，在中间水池内， 溶解的臭氧进一步与有机物作用，促进有机物的分解；并且，在中间水池停留 一段时间后，臭氧会自动分解，避免臭氧直接进入光生物反应器后影响微藻的 代谢生长。臭氧分解完毕后，废水进入光生物反应器，在微藻作用下去除小分 子酸、醛、氨氮等其他污染物；最后进入藻液分离装置，可对藻体和出水的分 离，回收有机质。依次经过上述装置，可显著提升废水的处理效率，有效降低 废水中污染物的含量。
在本实施例中，优选地，
所述微藻选自球等鞭金藻(Isochrysis sp.)、螺旋藻(Spirulina.)、杜氏盐 藻(Dunaliella sp.)、超嗜盐杆藻(Euhalothece sp.)等对盐度耐受性强或嗜盐 藻类中的一种或几种。
本领域技术人员可以根据待处理的废水特质，在上述范围内选择更为适宜 的微藻。上述微藻可有效针对废水，去除水中的氨氮等有机物。
在本实施例中，优选地，
所述光生物反应器为封闭式光生物反应器或开放式光生物反应器；所述封 闭式光生物反应器包括(但不限于)：板式、柱状、管式等封闭式反应器；所 述开放式光生物反应器包括(但不限于)跑道池等开放式光生物反应器。
由此，使用封闭式光生物反应器具有光利用效率高、温度易于控制、藻群 不易受污染等优势；使用开放式反应器具有投资少、成本低、技术要求简单等 优势。本领域技术人员可依照实际情况进行选择，在此不做特殊的限制。
所述封闭式光生物反应器上设有透光部件，所述透光部件用于使自然光线 通过并进入所述光生物反应器内，以使所述微藻能够接受所述自然光线；
或，
所述封闭式光生物反应器内设置有光源，所述光源用于为所述微藻进行光 合作用时提供光照。
由此，设置透光部件可减少人工光源的使用，有效地控制成本；设置光源 可严格控制光照时间，有效为微藻提供更为适宜的生长环境，也可提升微藻的 处理效率。
在本实施例中，优选地，所述的废水处理系统还包括：
通气组件，与所述光生物反应器相连接，所述通气组件用于向所述微藻通 气；
所述通气是指向所述微藻通二氧化碳或空气皆可。由此，当通气组件开启， 可向光生物反应器内通入二氧化碳或空气，以向所述微藻供气，并进行藻液的 搅拌，防治藻体沉淀，提升微藻的光合作用效率。
在本实施例中，优选地，
所述光源为自然光或人工光源，其中人工光源光强度超过4000μEm-2s-1， 光照时间为8-24h。由此，可有效为微藻提供光能，以供其更好地进行光合作 用，并进一步地提升处理废水的效率。
在本实施例中，优选地，
所述光生物反应器内设置有温控装置，所述温控装置用于使所述光生物反 应器内的温度为设定值；优选地，所述设定值为25-32℃。
由此，在所述温控装置的运行下，所述光生物反应器内部的温度稳定，微 藻的生长能稳定在一定程度内，即可稳定、有效地处理进入内部的废水。
所述光生物反应器内设置有pH值控制装置，所述pH值控制装置用于控 制所述光生物反应器内的pH值为设定值；优选地，所述设定值为6.5-8.0。
根据所述光生物反应器内接种的微藻的种类，本领域技术人员可在本发明 所给出的范围内选择较为适宜的pH值、温度、光照条件等参数，在此不做进 一步的限定。
由此，在pH值控制装置的运行下，以稳定光生物反应器的pH值，微藻 的生长条件适宜，即可更高效率地对进入内部的废水进行处理。
本发明所述的废水处理系统的优选实施方式中，所述的臭氧催化氧化装置 还设置有第二出水口，所述第二出水口与所述光生物反应器的第二进水口相连 接；所述第二出水口用于输出经过臭氧催化氧化装置的溶解有臭氧的废水，所 述第二进水口用于接受所述溶解有臭氧的废水，并输送至所述光生物反应器内， 用于定期清洗附着在反应器壁上的微藻，保证反应器的透光性。
在本实施例中，优选地，所述的废水处理系统，所述藻液分离装置，当所 述光生物反应器内的微藻浓度达到一定值时，可通过过滤、离心、沉淀等方法， 完成水、藻的分离，实现了对(高盐)废水的有效处理，分离得到的藻体可以 作为生物质能进一步利用。上述的过滤、离心、沉淀等步骤所采用的装置可由 本领域技术人员按照本领域的常规进行选择和操作，在此不做特殊限制。
在本实施例中，优选地，
所述臭氧催化氧化装置的内部设置有臭氧供气件，用于向所述臭氧催化氧 化装置的内部提供臭氧，所述臭氧供气件用于控制臭氧的进气浓度为设定值； 优选地，所述设定值为80-200mg/L。
由此，在所述臭氧供气件在开启状态下，以设定值的进气浓度向所述臭氧 催化氧化装置的内部提供臭氧，臭氧浓度的设定平衡处理成本以及处理效率。
在本实施例中，优选地，
所述臭氧催化氧化装置内部填装有催化剂，
所述催化剂的载体选自(包含但不限于)铝基、炭基、陶粒基等中的一种 或几种，所述载体上负载有活性金属；所述活性金属选自贵金属、过渡金属、 稀土金属等中的一种或几种；更优选，所述活性金属选自(包括但不限于)铁、 镍、铜、钯、银、金、铂、铑、钴等中的一种或几种。由此，可利用催化剂有 效催化氧化反应的发生。
在本实施例中，优选地，所述废水处理系统，还包括：
尾气破坏装置，与所述臭氧催化氧化装置相连接，用于破坏所述臭氧催化 氧化装置排出的尾气。由此，所述尾气破坏装置在运行中，可以本领域常规方 式破坏多余的臭氧，以避免环境污染。
在本实施例中，优选地，所述的废水处理系统，还包括：
混凝沉淀池，所述混凝沉淀池设置于所述臭氧催化氧化装置之前，用于对 进入所述混凝沉淀池的废水进行混凝沉淀，所述混凝沉淀池的进水口用于接收 废水，所述混凝沉淀池的出水口与所述臭氧催化氧化装置的进水口相连接。； 由此，可对进入混凝沉淀池的废水进行沉淀处理，以除去难以进行后续反应的 杂质，提升后续步骤的处理效率，避免废水中杂质在后续步骤中影响装置的敏 感性。
在本实施例的另一实施方式中，优选地，所述的废水处理系统，还包括：
过滤装置，所述过滤装置设置于所述混凝沉淀池和所述臭氧催化氧化装置 之间，用于去除流入的废水中的悬浮物；所述过滤装置的进水口连接所述混凝 沉淀池的出水口，所述过滤装置的出水口用于排出经过所述过滤装置过滤后的 废水，并输送至所述臭氧催化氧化装置；所述过滤装置为多介质过滤器、筛网 过滤器、活性炭过滤器中的一种或几种；优选地，所述多介质过滤器中所装填 的滤料选自(包含但不限于)石英砂、无烟煤、锰砂、鹅卵石、铁磁矿、麦饭 石、石榴石中的一种或几种。。由此，可对进入过滤装置的废水进行过滤，以 除去较大颗粒不能反应的杂质，防止臭氧催化剂板结，提升后续步骤的处理效 率，避免废水中杂质在后续步骤中影响装置的敏感性，提升整体系统的运行效 率和寿命。
作为废水处理系统的优选实施方式，所述的废水处理系统，包括：
依次连接的混凝沉淀池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、中间水池、光生 物反应器和藻液分离装置。
采用本发明实施例所提供的废水处理系统及工艺，与传统的污水好氧处理 工厂相比，可节省20-90％的能源。本发明所利用的的藻类可由藻液分离装置 分离后进行“收获”，可进一步用来生产具有重要价值的副产品，如肥料、饲 料、生物质油、生物塑料等。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详 尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术 人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改 或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统，其特征在于，包括：
臭氧催化氧化装置，中间水池，光生物反应器和藻液分离装置；
臭氧催化氧化装置，所述臭氧催化氧化装置的进水口用于接收废水，所述臭氧催化氧化装置用于对进入的废水进行臭氧催化氧化反应，所述臭氧催化氧化装置的出水口用于排出经过所述臭氧催化氧化反应的废水；
中间水池，设置在所述臭氧催化氧化装置和光生物反应器之间，所述中间水池的进水口与所述臭氧催化氧化装置的第一出水口相连接，用于接收所述臭氧催化氧化装置的出水口排出的废水，并使所述臭氧催化氧化装置的出水口排出的废水在所述中间水池停留设定时间；所述中间水池的出水口与所述光生物反应器的入水口相连接，所述中间水池的出水口用于排出流经所述中间水池的废水；
光生物反应器，所述光生物反应器的第一进水口与所述中间水池的出水口相连接，用于接收所述中间水池的出水口排出的废水；所述光生物反应器内接种有微藻，所述微藻用于对进入所述光生物反应器内的废水进行净化处理；
藻液分离装置，所述藻液分离装置的进水口与所述光生物反应器出水口相连接，用于接收光生物反应器中排出的藻液，并对所述藻液进行藻体及出水的分离。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，微藻选自球等鞭金藻、螺旋藻、杜氏盐藻、超嗜盐杆藻中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的废水处理系统，其特征在于，所述光生物反应器为封闭式光生物反应器或开放式光生物反应器；所述封闭式光生物反应器包括：板式、柱状、管式封闭式反应器；所述开放式光生物反应器包括：跑道池开放式光生物反应器；
所述封闭式光生物反应器上设有透光部件，所述透光部件用于使自然光线通过并进入所述光生物反应器内，以使所述微藻能够接受所述自然光线；或，所述封闭式光生物反应器内设置有光源，所述光源用于为微藻提供光照；
优选地，所述废水处理系统还包括：
通气组件，与所述光生物反应器相连接，所述通气组件用于向所述微藻通气。
4.根据权利要求1-3任一项所述的臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统，其特征在于，所述光生物反应器内设置有温控装置；所述温控装置用于使所述光生物反应器内的温度为设定值；优选地，所述温度的设定值为25-32℃；
和/或，
所述光生物反应器内设置有pH值控制装置；所述pH值控制装置用于控制所述光生物反应器内的pH值为设定值，优选地，所述pH值的设定值为6.5-8.0。
5.根据权利要求1-4任一项所述的废水处理系统，其特征在于，所述臭氧催化氧化装置的内部设置有臭氧供气件，用于向所述臭氧催化氧化装置的内部提供臭氧，所述臭氧供气件用于控制臭氧的进气浓度为设定值；优选地，所述设定值为80-200mg/L；
和/或，
所述臭氧催化氧化装置内部填装有催化剂，所述催化剂的载体选自铝基、炭基、陶粒基中的一种或几种，所述载体上负载有活性金属；所述活性金属选自贵金属、过渡金属、稀土金属等中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的废水处理系统，其特征在于，所述废水处理系统还包括：混凝沉淀池，
混凝沉淀池，所述混凝沉淀池设置于所述臭氧催化氧化装置之前，用于对进入所述混凝沉淀池的废水进行混凝沉淀，所述混凝沉淀池的进水口用于接收废水，所述混凝沉淀池的出水口与所述臭氧催化氧化装置的进水口相连接；
优选地，所述废水处理系统还包括：
过滤装置，所述过滤装置设置于所述混凝沉淀池和所述臭氧催化氧化装置之间，用于去除流入的废水中的悬浮物；所述过滤装置的进水口连接所述混凝沉淀池的出水口，所述过滤装置的出水口用于排出经过所述过滤装置过滤后的废水，并输送至所述臭氧催化氧化装置；所述过滤装置为多介质过滤器、筛网过滤器、活性炭过滤器中的一种或几种；更优选地，所述多介质过滤器中所装填的滤料选自石英砂、无烟煤、锰砂、鹅卵石、铁磁矿、麦饭石、石榴石中的一种或几种。
7.一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧作用下进行催化氧化反应；
2)将步骤1)所得的废水输送至中间水池，待所述废水中的臭氧分解后输送至光生物反应器进行处理；所述光生物反应器内接种微藻；
优选地，所述的微藻选自球等鞭金藻、螺旋藻、杜氏盐藻、超嗜盐杆藻中的一种或几种；所述微藻在所述光生物反应器内的质量浓度在0.01g/L-1g/L之间。
8.根据权利要求7所述的废水处理工艺，其特征在于，步骤1)中，
将废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧及催化剂的作用下进行催化氧化反应，所述催化剂的载体选自铝基、炭基、陶粒基、污泥基等中的一种或几种，所述载体上负载活性金属组分；
优选地，所述催化剂的装填量为所述臭氧催化氧化装置的体积的1/4-2/3；所述催化氧化反应的反应时间为0.5-2h。
9.根据权利要求7或8所述的废水处理工艺，其特征在于，在步骤1)之前，包括对废水的混凝沉淀和/或过滤的步骤；
对所述废水进行过滤时，多介质过滤器、筛网过滤器、活性炭过滤器中的一种或几种；优选地，所述多介质过滤器中所装填的滤料选自石英砂、无烟煤、锰砂、鹅卵石、铁磁矿、麦饭石、石榴石中的一种或几种。
10.根据权利要求7-9任一项所述的废水处理工艺，其特征在于，所述废水为含有有机物和总溶解性固体的质量分数大于3.5％的废水；
优选地，所述处理工艺包括如下步骤：
1)将废水输送至混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，得到沉淀后的废水；
2)将步骤1)所得废水进入多介质过滤器进行过滤；
3)将步骤2)所得废水输送至臭氧催化氧化装置，在臭氧及所述催化剂的作用下，发生催化氧化反应；未利用臭氧进入尾气破坏装置；
4)将步骤3)所得废水输送至中间水池，至少停留0.5h；
5)将步骤4)所得废水输送至光生物反应器；
6)当步骤5)中所产生的废水中微藻浓度达到设定值时，对废水进行藻液分离；
优选地，在步骤5)，控制所述光生物反应器内的温度在18-32℃之间；利用日照或人工光源照射所述微藻，所述人工光源的照明时间为8-24h/天。
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