公布日：2023.10.03

申請日：2023.06.06

分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本申請涉及生物能源技術領域，具體涉及一種暗‑光發酵生物制氫的廢水處理裝置，該裝置暗發酵生物制氫與厭氧氨氧化反應相結合，以去除廢水中部分有機物及氮化物，解決廢水中高濃度氨氮抑制產氫效率的問題。光發酵生物制氫將暗發酵產物進一步利用產氫，并將硫化物轉換成硫酸鹽，以降解廢水中有機酸及硫化物對后續水處理技術的影響，降低生物毒性，并可提高能量轉化效率。硝化反應器與暗發酵制氫結合，循環進行厭氧氨氧化工藝以提高水體除氮效率，實現有機廢水制氫工藝及廢水處理的一體化裝置。

權利要求書

1.一種采用暗-光發酵生物制氫的廢水處理裝置，其特征在于，包括：暗發酵組件，包括暗發酵反應器，所述暗發酵反應器內設置有第一分離器；光發酵組件，包括若干并聯設置的光發酵反應器，所述光發酵反應器通過第一通道與所述暗發酵反應器連通，所述第一通道用于通過所述第一分離器分離的廢水；所述光發酵反應器內設置有分離組件；硝化反應器，與所述光發酵反應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；所述硝化反應器與所述暗發酵反應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所產生的部分廢水。

2.根據權利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發酵反應器包括第一反應區、第二反應區以及分離區；所述分離組件包括第二分離器以及第三分離器；所述第二分離器設置于所述第一反應區與所述第二反應區之間，所述第二分離器用于將所述第一反應區產生的部分廢水分離至所述第二反應區；所述第三分離器設置于所述第二反應區與所述分離區之間，所述第三分離器用于將所述第二反應區產生的部分氣體以及部分廢水分離至所述分離區。

3.根據權利要求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；所述第一支架設置于所述支座，所述第一卡槽盤的一端設置于所述支座，另一端通過所述第一支架支撐；所述光發酵反應器設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，所述第一支架被構造為調整所述第一傾斜角的大小。

4.根據權利要求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置有聚光有機涂層。

5.根據權利要求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，所述卡箍套設于所述光發酵反應器并固定于所述第一卡槽盤。

6.根據權利要求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；所述第二支架設置于所述支座，所述第二卡槽盤與所述第一卡槽盤相對設置，所述第二卡槽盤的一端設置于所述支座，另一端通過所述第二支架支撐；所述第二卡槽盤上設置有若干光發酵反應器，所述暗發酵組件設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，所述第二支架被構造為調整所述第二傾斜角的大小。

7.根據權利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發酵反應器包括透明筒體，所述第一反應區和所述第二反應區均設置于所述透明筒體內，所述透明筒體的材質選自結合石墨烯改性的PMMA。

8.根據權利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述暗發酵反應器頂部設置有氣體回收部件，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.根據權利要求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置于所述真空罩內。

10.根據權利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述光發酵反應器還包括第一循環出水端和第二循環出水端，所述第一循環出水端連通于所述第一反應區，所述第二循環出水端連通于所述分離區。

發明內容

本發明旨在提供一種暗-光發酵生物制氫的廢水處理裝置，以改善生物制氫會造成大量有機物殘留，以致于產氫過程能量轉化效率低的問題。

為解決上述技術問題，本申請實施方式采用的一個技術方案是：

第一方面，本申請實施例提供一種采用暗-光發酵的廢水處理裝置，包括暗發酵組件、光發酵組件以及硝化反應器。暗發酵組件包括暗發酵反應器，所述暗發酵反應器內設置有第一分離器。光發酵組件包括若干并聯設置的光發酵反應器，所述光發酵反應器通過第一通道與所述暗發酵反應器連通，所述第一通道用于通過所述第一分離器分離的廢水；所述光發酵反應器內設置有分離組件。硝化反應器與所述光發酵反應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；所述硝化反應器與所述暗發酵反應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所產生的部分廢水。

在一些實施例中，所述光發酵反應器包括第一反應區、第二反應區以及分離區；所述分離組件包括第二分離器以及第三分離器。所述第二分離器設置于所述第一反應區與所述第二反應區之間，所述第二分離器用于將所述第一反應區產生的部分廢水分離至所述第二反應區。所述第三分離器設置于所述第二反應區與所述分離區之間，所述第三分離器用于將所述第二反應區產生的部分氣體以及部分廢水分離至所述分離區。

在一些實施例中，所述廢水處理裝置還包括支座、第一支架以及第一卡槽盤。所述第一支架設置于所述支座，所述第一卡槽盤的一端設置于所述支座，另一端通過所述第一支架支撐。所述光發酵反應器設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，所述第一支架被構造為調整所述第一傾斜角的大小。

在一些實施例中，所述第一卡槽盤的凸面設置有聚光有機涂層。

在一些實施例中，所述廢水處理裝置還包括若干卡箍，所述卡箍套設于所述光發酵反應器并固定于所述第一卡槽盤。

在一些實施例中，所述廢水處理裝置還包括第二支架以及第二卡槽盤；所述第二支架設置于所述支座，所述第二卡槽盤與所述第一卡槽盤相對設置，所述第二卡槽盤的一端設置于所述支座，另一端通過所述第二支架支撐。所述第二卡槽盤上設置有若干光發酵反應器，所述暗發酵組件設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，所述第二支架被構造為調整所述第二傾斜角的大小。

在一些實施例中，所述光發酵反應器包括透明筒體，所述第一反應區和所述第二反應區均設置于所述透明筒體內，所述透明筒體的材質選自結合石墨烯改性的PMMA。

在一些實施例中，所述暗發酵反應器頂部設置有氣體回收部件，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置于所述真空罩內。

在一些實施例中，所述光發酵反應器還包括第一循環出水端和第二循環出水端，所述第一循環出水端連通于所述第一反應區，所述第二循環出水端連通于所述分離區。

區別于相關技術的情況，本申請實施例提供的一種采用暗-光發酵的廢水處理裝置的有益效果是：

暗發酵反應器可進行暗發酵制氫，暗發酵反應生成小分子酸；光發酵反應器可通過光發酵制氫，光發酵反應器與暗發酵反應器通過第一通道連通，光發酵反應能夠利用暗發酵反應產生的小分子酸為碳源進行產氫代謝，小分子酸在光發酵產氫過程中被轉化成氫氣和二氧化碳，以便于暗發酵反應的殘留物得以繼續利用，同時，通過分離組件可將廢水和氣體分離。將暗發酵制氫和光發酵制氫法聯合，可顯著提高底物的轉化效率，并降低尾液的殘留對環境造成的污染；同時，暗發酵制氫過程中產生的硫化氫經過光發酵反應化成硫酸鹽，降低了廢水的生物毒性；另外，硝化反應器與暗發酵反應器之間連通有第三通道，暗發酵制氫的菌群與氨氧化反應的菌群互利，將暗發酵過程中有機氮轉化的氨氮及亞硝酸鹽利用厭氧氨氧化進行代謝生成氮氣，可以保證水體中較低濃度的氨氮，利用硝化反應器進行補充亞硝酸鹽，保證厭氧氨氧化過程正常進行，提高產氫效率。

（發明人：張慶碩;林娜;夏玲;陳力嘉;歐陽清華;肖吉成;李海波）