基于藻類的生物修復系統和方法，其中藻類在具有由養分系統提供養分的光生物反應器中生長。將需要修復的流出流輸送到池或塘，該塘中重復地接種有在光生物反應器中生長的藻類。光生物反應器包括使用來自養分系統的生長培養基生長稠密的藻類的罐，并利用一個或多個通流管與擴散器一起制造罐中的流體流動，以混合和攪動生長的藻類種類。通過使用光管可以在罐的整個體積中制造基本上均勻地發光，該光管具有交替的消光的和未消光段，并設計該光管耦合來自罐外部的光源的光。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
大體來說，本專利技術涉及污物處理系統和方法，以及更具體來說，本專利技術涉及利用厭氧和好氧微生物的污物處理系統用于生物修復(bioremediation)。
技術介紹
在世界范圍內有大量的污物在被傾倒在最近的開放水源之前沒有經過任何類型的處理，這導致了國際化的健康危機。由于缺少清潔水每天都有人死亡。由富營養化的污物(waste)的排放導致的不穩定的生態系統致使魚的死亡率非常高，海底植物的死亡非常高以及高濃度的病原菌。這是此類污物流缺少處理或處理很差并排放所產生的直接后果。在過去的十年，這樣的后果例如在開放水源中由于營養條件導致的災難性的藻類水華(algaebloom)顯著增加，并且導致了史無前例的環境問題。傳統的現有技術的污物處理系統通常利用機械曝氣以及化學處理。這種系統的構建和運行成本高，其原因不僅僅在于曝氣過程的能量成本高，還由于在這類系統中運行昂貴的機器需要人力成本。這樣的機械/化學處理裝置，即使是現在技術發展過程中考慮的那些，所具有的標價在百萬甚至于成百上千萬美金，這導致其過于昂貴，過去在美國和其它發達區域的許多組織無法承受這樣的污物處理系統。結果，世界人口中的大部分與大量的污物污染一起生活。在過去已經強調了污物的生物修復。此類生物修復系統通常利用需氧和厭氧過程的組合。具體來說，這樣現有技術的系統通常使用厭氧細菌來消化有機物并釋放生物氣(biogas)，且與產生氧的光養生物結合來加速由好氧細菌進行的有機質的降解。(同時，好氧細菌產生光養生物所需的二氧化碳)。厭氧消化通過奪取病原菌的氧而殺死在未經處理的污物中的大量病原菌。此外，厭氧細菌能夠消化大量生物活性固體(biologicallyactivating solid)。通過這樣的厭氧消化過程,生物好氧量(BOD)和化學好氧量(COD)水平被顯著降低，除此之外降低了污物中的固體含量值。以這樣的方式，可以控制好氧和厭氧過程互補的性質并將有機材料降解為元素形式，而不需要使用在傳統的機械曝氣/化學處理污物修復設備中目前使用的“熱、打擊(beat)以及處理”系統。很長時間以來認為藻類是用于污物的此類生物修復的合適的光養生物。使用此類方法的一個大型的項目是在California的St.Helena污物處理廠，以及在世界其它的地區已經投入使用的其它的此類污物處理廠。這樣的方案已經顯示出大量期望的特征，但是也具有明顯的缺點。因為，這些現有技術的系統沒有用來控制存在的藻 類種類(一種或多種)的機構，它們的藻類培養物隨時間變化，通常具有所不期望的結果。此類不期望的結果包括:在處理的末端無法簡單與水分離的種類的生長；在“正?！睏l件下生長良好但不能在移動過程(例如工廠污染物的流入)中生長的種類的繁殖；或者生長良好但不能進行全部所期望的修復的藻類種類的繁殖。此外，缺乏用于有效地進行藻類的補充的機構，沖刷事件(例如，由暴風雨導致)可能會嚴重地稀釋藻類培養物的密度，使得該系統以不可接受的緩慢速度恢復至有效培養物密度。因此，存在針對污物修復體系和方法的長期的、增長的需求，所述體系和方法是節約成本的并且提供有效的、穩定的修復。
技術實現思路
本專利技術提供針對污物和其它污染流體流(fluid stream)的有效的、節約成本的生物修復系統和方法。在一個方面，本專利技術包括用于生長高濃度藻類的光生物反應器(以下，有時簡稱為PBR)。該PBR包 括具有具體設置了分布在其中的光管的罐，從而引起基本上在整個罐中的高密度藻類生長。罐中的流體流動被保持在足夠低的水平以防止對藻類的損害并且同時使得流體(fluid)在整個罐中流通。本專利技術的另一方面包括用于向PBR或其它生長系統提供養分的培養基系統(medium system)。該養分系統(nutrient system)可以包括大量單獨地選定的成分,其隨后通過大量的計量泵會聚集成養分流，或在一些實施方式中，可以從厭氧消化器的流出的一部分獲得。在一些實施方式中，厭氧消化器形成整體的生物修復系統的第一階段。厭氧消化器階段，除了提供富含微量和巨量養分(macronutrient)的流體之外，還向PBR提供大量CO2，其有助于PBR中的藻類生長。此外，厭氧消化器產生大量的生物氣，該生物氣可以被傳統的生物氣動力的發電機所利用以產生運行本專利技術生物修復系統所需的至少部分電。在生物氣的燃燒之前、之后或代替生物氣的燃燒，來自生物氣的二氧化碳可以用于塘(lagoon)或池中以促進藻類的生長。在燃燒生物氣的情況下，得到的熱能可以用于對塘中的水進行加熱，以加速塘中所進行的各種所期望的生物過程。本專利技術的還另一個方面包括修復塘或池(盡管通常不需要使用水溝型設計)，在修復池中添加來自光生物反應器系統的高密度的藻類接種物。來自厭氧消化器階段的流出液(effluent)中的一部分(在很多情況下是大部分)提供了在修復池中待修復的進入流體流。在一些實施方式中，該修復池可以是利用多種生物能量使得其可以處理殘留在來自厭氧消化器階段的剩余的CO2、氮以及磷的多相池(multiphasic pond)。在至少一些實施方式中，多相池包括多個水平的層(horizontal strata)，例如:在表面為好氧，在底部為好氧/厭氧和厭氧。整體的功能是用于除去通過使用光養微生物后系統中剩余的氮和磷，并且同時消耗CO2和產生O2以輔助來自厭氧消化的剩余的流出液的降解。針對每一種操作或使用用途可以單獨控制這些池的大小。附圖說明圖1示出根據本專利技術的一個方面的水修復的實施方式的示意圖。圖2A和2B分別顯示了根據本專利技術的一個方面的具有單獨通流管的光生物反應器的實施方式的橫截面的側視圖和放大視圖。圖2C示出具有多個通流管的光生物反應器的備選的實施方式。圖2D示出光生物反應器的另外的實施方式，其利用具有根據本專利技術的一方面的光棒的平行板。圖2E示出利用平行板和外部照明的光生物反應器的備選的實施方式。圖2F示出根據本專利技術的一方面的光生物反應器的運行的流程圖。圖3A不出用于圖2A和圖2B的光生物反應器的一實施方式中的光棒的實施方式。圖3B不出根據本專利技術的光棒的第一備選實施方式。圖3C示出根據本專利技術的光棒的第二備選實施方式。圖4A不出根據本專利技術一方面的養分系統的一實施方式。圖4B示出根據本專利技術的一個方面的養分系統的實施方式的運行流程圖。圖5A-5B不出根據本專利技術一方面的多相池的一實施方式。圖6不出根據本專利技術一方面的鼓泡器的一實施方式。圖7示出根據本專利技術一方面的污物修復系統的備選實施方式的示意圖。圖8A-8B示出根據本專利技術一方面的濃縮器過程的系統和流程圖。圖9說明根據本專利技術一方面的軟故障(soft fail)過程的一實施方式概括的流程圖。`專利技術詳述首先參考圖1，根據本專利技術的一個方面的生物修復系統包括光生物反應器或PBR10，在下文中更為詳細地描述，其從養分系統15接收養分流。該PBR為高度濃縮的藻類的生長提供了經優化的環境。來自PBRlO的藻類通過導管20供給至污物池或塘25，該污物池或塘有時(但不是在所有的實施方式中)為多相池(結合圖5所述)。該池或塘25接收有機污物30，并且在多個實施方式中，其還可以接收如35所指出的大氣的C02。污物池或塘25，可以覆蓋少于一英畝至數十或成百上千英畝的面積，并且甚至可以是公開水域，例如具本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A馬阿延，NA蘭西斯，ME多納姆，ME維爾斯，DGP德謝尼斯，GC比約克隆德，
申請(專利權)人：生物優勢資源股份有限公司，
類型：
國別省市：
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