專利名稱：有效利用太陽光的藻類凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理廢水的有效利用太陽光的藻類凈化系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及一種合并有光轉(zhuǎn)換材料并利用太陽跟蹤器增強(qiáng)其中的藻類光合作用的生物凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水污染主要由人類的活動(dòng)引起，例如農(nóng)業(yè)、魚類養(yǎng)殖和工業(yè)生產(chǎn)。使用需氧或厭氧生物體進(jìn)行生物分解被認(rèn)為是處理廢水的最‘綠色’的方法之一。然而，在這些常規(guī)方法之后，被處理的水中仍會(huì)殘留無機(jī)化合物，例如硝酸鹽和磷酸鹽離子，這會(huì)帶來環(huán)境問題，例如富營養(yǎng)化或地下水污染。美國專利第4，333，263號(hào)和第5，097，795號(hào)公開了使用大型藻類去除廢水中的過量營養(yǎng)物的藻皮凈化器(algal turf scrubber)。這些背景技術(shù)涉及已顯示可比游離細(xì)胞系統(tǒng)積累更多的重金屬的固定化系統(tǒng)(Brouers等人，1989 ；Darnall等人，1986 ；KhummongkoI 等人，1982 ；Aksu, 1998)。Chevalier (1985)已經(jīng)顯不了固定化柵藻 (Scenedesmus sp.)對氮和磷的吸收大于其游離細(xì)胞對氮和磷的吸收。在不同藻類菌株的比較中，Johnson等人(2010)的最新研究顯示，微藻類在去除廢水中的無機(jī)化合物方面一般比大型藻類更為有效。用藻類凈化廢水的另一個(gè)局限性為光強(qiáng)度。舉例來說，美國專利第6，355，172號(hào)和第7，682，503號(hào)公開了使用藻類去除污水中的金屬，但這兩個(gè)發(fā)明都需要浸入水中。流體相中的高渾濁度是阻止自然光穿透入污水中的決定因素，使得即便在預(yù)沉淀工藝中將流體相與固體相和污泥分離，在中間層或底層的流體所具有的光強(qiáng)度仍然可能不足以讓藻類進(jìn)行光合作用。利用發(fā)光材料將不合適的波長轉(zhuǎn)換為用于光合作用的合適波長是一種提高光強(qiáng)度的方法。在美國專利第6，883，271號(hào)中，公開了將UV光轉(zhuǎn)換為生長促進(jìn)光以用于培養(yǎng)植物或蔬菜的裝置。然而，所述裝置只限于轉(zhuǎn)換UV光，且不能將寬范圍的非可見光轉(zhuǎn)換為用于特定光合生物的可見光的特定波長。需要更靈活和更兼容的光轉(zhuǎn)換裝置。除廢水處理外，藻類也是替代能源的良好候選，因?yàn)槠涓碑a(chǎn)物和/或生物質(zhì)可被轉(zhuǎn)換為生物燃料。舉例來說，來源于油籽植物(例如大豆、向日葵和油棕等)(Durrett等人， 2008)或微藻類(Hu等人，2008)中的三?；视偷挠涂杀恢瞥缮锊裼汀Ｔ孱惛m合作為生物燃料的來源，因?yàn)樽钚卵芯拷沂?，藻類比其它生物燃料來源具有固有?yōu)勢，例如產(chǎn)率更高、細(xì)胞分裂更迅速和質(zhì)量更好(Robert，2009)。因此，所屬領(lǐng)域需要一種改良型生物凈化系統(tǒng)，其通過有效利用自然光來去除廢水中不想要的無機(jī)化合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種廢水藻類凈化系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及一種使用藻類作為生物凈化劑的生物凈化系統(tǒng)。在一示例性實(shí)施方案中，廢水藻類凈化系統(tǒng)包含光轉(zhuǎn)換裝置；一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)型或被動(dòng)型太陽追蹤器，其合并有多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和/或傾斜生長屏和滾動(dòng)軸，所述生長屏作為保持藻類的基底；廢水入口和出口 ；和氣體入口。在一個(gè)實(shí)施方案中， 本發(fā)明的太陽追蹤器進(jìn)一步包含位于系統(tǒng)外部的用于感測日間太陽位置的太陽位置傳感器，并且還能通過控制器根據(jù)前一天的日落位置進(jìn)行夜間重新定位。生長屏的旋轉(zhuǎn)和/或傾斜程度和角度可由例如開環(huán)追蹤策略(基于過往數(shù)據(jù)或日程表對太陽位置進(jìn)行數(shù)學(xué)預(yù)測，而無需感測當(dāng)前太陽位置)等電子裝置，或由閉環(huán)追蹤策略(通過一天中的最大光強(qiáng)度來確定即時(shí)太陽位置)來主動(dòng)控制。在另一個(gè)實(shí)施方案中，生長屏可由非電子裝置在沒有太陽位置傳感器的情況下使用太陽能旋轉(zhuǎn)和/或傾斜生長屏來被動(dòng)控制。本發(fā)明的太陽追蹤器的移動(dòng)也可由主動(dòng)型和被動(dòng)型機(jī)構(gòu)的組合來控制。在另Iv實(shí)施方案中，將反射材料涂布于系統(tǒng)底部以確保所接收光被完全利用。 在其它實(shí)施方案中，將人造光合并到本發(fā)明的系統(tǒng)中以補(bǔ)充或替換自然光，以便維持或增強(qiáng)系統(tǒng)中藻類的光合作用。系統(tǒng)中包含生長屏、滾動(dòng)軸和連接部件的太陽追蹤器的形狀、大小和設(shè)計(jì)可依據(jù)廢水處理的需求和其它因素而變。本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換部分可包含一層或多層下轉(zhuǎn)換和/或上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明中使用的下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是量子點(diǎn)，其是選自半導(dǎo)體、無機(jī)或金屬材料的納米粒子。每一個(gè)下轉(zhuǎn)換發(fā)光層可包含一種或一種類型以上的量子點(diǎn)。一般來說，量子點(diǎn)用于吸收包括紫外光在內(nèi)的高能光，并發(fā)射約300nm至2，OOOnm范圍內(nèi)的較窄波長的較低能量光。光的特定波長可根據(jù)特定選擇的生物體中光合色素的吸收光譜，使用量子點(diǎn)的不同組合來選擇。本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以是納米粒子或大體積形式(bulk form),且選自經(jīng)鑭系元素或過渡金屬化合物的離子摻雜的金屬氧化物。在本發(fā)明中更優(yōu)選納米粒子形式的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，因?yàn)榕c大體積形式的相同材料相比，其光散射較低且發(fā)光效率較高。一般來說，上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料用于吸收紅外光或近紅外光，并發(fā)射約400nm至SOOnm范圍內(nèi)的較短波長的較高能量可見光。與本發(fā)明的量子點(diǎn)層組合，自本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換發(fā)光層上轉(zhuǎn)換的發(fā)射可被量子點(diǎn)層部分或完全吸收，且重新發(fā)射想要的波長光。上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料層也可用一個(gè)或多個(gè)透明層覆蓋。本發(fā)明的廢水藻類凈化系統(tǒng)的至少一個(gè)表面可用一層或多層上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料包覆。本發(fā)明的生長屏是供藻層生長的基底。藻類選自微藻類或微藻類和大型藻類的混合物。微藻類優(yōu)選在本發(fā)明的生長屏上生長。在本發(fā)明的一個(gè)方面，微藻類可以在本發(fā)明的生長屏上向內(nèi)生長。本發(fā)明的藻類可以是能進(jìn)行光合作用的天然存在或遺傳修飾的生物體。在本發(fā)明的一示例性實(shí)施方案中，藻類可與共生微生物共同培養(yǎng)。本發(fā)明的藻類可用于制造生物燃料和其它副產(chǎn)物。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供處理例如污水等廢水的方法。本發(fā)明的處理污水的方法包含以下步驟將來自某一來源的污水接收至沉淀池中；在沉淀池中基本分離污水中大的固體碎片和污泥與流體相；將來自沉淀池的污水中的流體相輸送至至少一個(gè)廢水藻類凈化系統(tǒng)，其具有多個(gè)生長屏，在所述生長屏上具有至少一層藻類；穿過包覆在所述廢水藻類凈化系統(tǒng)上的一層或多層上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和/或一層或多層下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，將太陽光或人造光引導(dǎo)至生長屏；將來自大氣或外部來源的CO2供應(yīng)至廢水藻類凈化系統(tǒng)；和通過包括(但不限于)刮削、真空吸取、振動(dòng)、離心、絮凝、過濾或超聲波在內(nèi)的方法，定期收集和處理來自生長屏的藻層，以用于制造生物氣、生物燃料或其它副產(chǎn)物。本發(fā)明適用于污水處理廠或用于處理廢水的工業(yè)、農(nóng)業(yè)或漁業(yè)設(shè)施。此外，本發(fā)明中產(chǎn)生的光合生物可任選地用于制造生物燃料。


本發(fā)明的這些和其它目標(biāo)、方面和實(shí)施方案將在下文參照以下圖式詳細(xì)描述，其
合；
圖I是描繪本發(fā)明的廢水藻類凈化系統(tǒng)的一示例性實(shí)施方案的流程圖2a圖解表示本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光層和下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層的組
圖2b圖解表示上轉(zhuǎn)換發(fā)光層和將其夾在中間的兩個(gè)下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層的組合圖3 圖4
圖解表示廢水藻類凈化系統(tǒng)的三維視圖解表示合并到太陽追蹤器中的一系列藻類生長屏的一實(shí)施例的橫斷面視圖5圖解表示合并有多個(gè)藻類生長屏的太陽追蹤器的另一個(gè)實(shí)施例的橫斷面視圖6圖解表示合并有多個(gè)藻類生長屏的環(huán)形太陽追蹤器的三維視圖；圖7圖解表示合并有多個(gè)藻類生長屏的圓柱形太陽追蹤器的三維視圖；圖8圖解表示梯田地形上的廢水藻類凈化系統(tǒng)的一實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式圖I說明與廢水處理設(shè)施的不同部件連接的廢水藻類凈化系統(tǒng)120的組合。廢水源101將來自市政、工業(yè)、農(nóng)業(yè)或漁業(yè)設(shè)施的未經(jīng)處理的廢水供應(yīng)至廢水藻類凈化系統(tǒng) 120。廢水可包括污水。在廢水到達(dá)廢水藻類凈化系統(tǒng)120之前,通常安裝沉淀池110作為第一過濾機(jī)構(gòu)，以通過沉淀作用來分離未經(jīng)處理的廢水中的流體相與固相和污泥。沉淀池 110通過一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管與廢水源101和一個(gè)或多個(gè)廢水藻類凈化系統(tǒng)120連接。導(dǎo)管合并有閥門機(jī)構(gòu)(圖中未示)，所述閥門機(jī)構(gòu)用于控制廢水源101與沉淀池110之間或沉淀池 110與廢水藻類凈化系統(tǒng)120之間的廢水流動(dòng)。沉淀池110的設(shè)計(jì)可以是倒圓錐形、圓柱形或任何促進(jìn)未經(jīng)處理的廢水中固體和污泥的沉淀的三維形狀。沉淀池110可另外包含一個(gè)或多個(gè)用于更精細(xì)過濾的過濾器，以及在沉淀池底部或側(cè)壁上的一個(gè)或多個(gè)開口(圖中未示)，沉淀物和污泥通過所述開口被去除。從例如發(fā)電廠或焚化廠等二氧化碳排放源103 將二氧化碳供應(yīng)至一個(gè)或多個(gè)廢水藻類凈化系統(tǒng)120。每個(gè)藻類凈化系統(tǒng)120都是可移動(dòng)的/活動(dòng)的，或可固定在特定位置。在一些實(shí)施方案中，沉淀池110本身具有廢水藻類凈化系統(tǒng)，如下文所討論。太陽光102通過主動(dòng)型或被動(dòng)型太陽追蹤機(jī)構(gòu)(圖中未示)被引導(dǎo)至一個(gè)或多個(gè)廢水藻類凈化系統(tǒng)120。任選地，可使用人造光作為自然光的替代或補(bǔ)充，以應(yīng)對對于光強(qiáng)度的需求，例如多云天氣、藻類密度增加、無機(jī)物含量增加等。廢水藻類凈化系統(tǒng)120可以是半透明或透明的，其可被本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換裝置包覆。任選地，連接沉淀池110與每個(gè)廢水藻類凈化系統(tǒng)120的導(dǎo)管、或連接各廢水藻類凈化系統(tǒng)120的導(dǎo)管、或連接廢水藻類凈化系統(tǒng)120與藻類處理器130的導(dǎo)管被本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換裝置包覆。合并有藻類處理器130以從廢水藻類凈化系統(tǒng)120收集在生長屏上生長的藻層。在藻類處理器130中收集藻層之后，生長屏表面上殘留的藻類菌落將被儲(chǔ)存起來以供下一輪凈化之用。藻類懸浮液可被收集，或可送回廢水藻類凈化系統(tǒng)120以在必要時(shí)連續(xù)生長。本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換裝置是一系列發(fā)光材料，其可將較低能量光上轉(zhuǎn)換或?qū)⑤^高能量光下轉(zhuǎn)換為可由光合生物的色素吸收以用于光合作用的波長譜或特定波長的光。為了實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)換，使用不同類型的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換裝置可以是多層上轉(zhuǎn)換和/或下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，或單層上轉(zhuǎn)換和/或下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，這取決于對特定波長的光的需求。圖2a中，一層上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料210位于三層不同類型的三種下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)220、 230,240上方以形成發(fā)光材料層夾心結(jié)構(gòu)。第一下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層220由多個(gè)第一量子點(diǎn)納米粒子組成。第二下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層230由多個(gè)第二量子點(diǎn)納米粒子組成。第三下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層240由多個(gè)第三量子點(diǎn)納米粒子組成。不同類型的量子點(diǎn)納米粒子可通過材料差異、粒度差異或粒度分布差異來區(qū)別。換言之，三層不同的量子點(diǎn)納米粒子可由相同材料制成，但粒度或粒度分布不同。舉例來說，第一下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層可由直徑為5. Onm且發(fā)射中心波長為約625nm的輻射的CdSe量子點(diǎn)納米粒子構(gòu)成，而第二下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層可由直徑為
2.2nm且發(fā)射中心波長為約500nm的福射的CMSe量子點(diǎn)納米粒子構(gòu)成。圖2b中，上轉(zhuǎn)換發(fā)光層210被夾在第一下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層220與第二下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層230之間。下轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)層和上轉(zhuǎn)換層以不同組合和順序使用可導(dǎo)致不同的轉(zhuǎn)換特征。 上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光層可另外被位于夾心結(jié)構(gòu)頂部和底部的玻璃狀層250 (其可用聚合材料或任何透明材料替換)覆蓋，以保護(hù)上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換層。在顯微鏡下，每個(gè)量子點(diǎn)納米粒子任選地包含核和帽。核主要由選自IIA-VIA、 IIIA-VA、IVA-IVA和IVA-VIA半導(dǎo)體的半導(dǎo)體制成。核的大小在約Inm至50nm、優(yōu)選約Inm 至25nm、更優(yōu)選約Inm至IOnm且最優(yōu)選約Inm至5nm的范圍內(nèi)。帽的大小在約O. Inm至 10nm、更優(yōu)選約O. Inm至5nm且最優(yōu)選約O. Inm至2nm的范圍內(nèi)。帽通過提供寬帶隙來鈍化核。帽的材料也和核的材料不同，以便在核周圍形成潛在屏障。舉例來說，帽可由CdS制成，而核可由WSe制成。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料典型地選自經(jīng)例如Er3+、Tm3+和Yb3+等鑭系元素離子摻雜的金屬氧化物。然而，也可使用其它材料，例如過渡金屬化合物，例如摻雜CsMnCl3的Yb3+。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可采取納米粒子形式或大體積形式。與大體積形式相比，納米粒子上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有較低的光散射和較高的發(fā)光效率。圖3是包含廢水容器的廢水藻類凈化系統(tǒng)的三維示意圖，其中頂壁和/或側(cè)壁360 包含本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換裝置。廢水藻類凈化系統(tǒng)還包含至少一個(gè)太陽追蹤器，其合并有多個(gè)生長屏310，用于藻層和/或菌落在其表面上生長。生長屏310能旋轉(zhuǎn)和/或傾斜，從而使具有藻層和/或菌落的表面轉(zhuǎn)動(dòng)到基本上垂直于光源路徑的位置。垂直于光路的生長屏的表面積越大，所述表面上可暴露于最大光強(qiáng)度的藻類就越多。該想法和以下情形類似，即在太陽當(dāng)頭直射時(shí)，太陽光達(dá)到最大光強(qiáng)度。生長屏310是可重復(fù)使用的，其中定期從生長屏收集藻類，或者生長屏310可由生物可降解材料制成且定期從系統(tǒng)拆除以便用新的生物可降解生長屏更換。后一種應(yīng)用尤其適用于其中打算使用所收集的藻類作為肥料的應(yīng)用，或其中藻類被來自廢水的有毒物質(zhì)污染且因此取決于有毒物質(zhì)而以替代方式處理掉的應(yīng)用。為了確定太陽的位置，在廢水藻類凈化系統(tǒng)中還合并有太陽位置傳感器330 ;所述位置傳感器位于廢水藻類凈化系統(tǒng)外側(cè)。太陽位置傳感器330具有不同的感測模式。一種模式是感測太陽的仰角(“高度角”)，其是從地平線測量的天空中太陽的仰角高度。日出時(shí)仰角是0°，且當(dāng)太陽當(dāng)頭直射(例如春分和秋分時(shí)在赤道上)時(shí)仰角是90°。仰角在一天中是變化的。這也取決于特定位置的緯度和一年中的日期。因此，太陽位置傳感器 330還感測太陽的緯度偏移。中午的最大仰角(α)是緯度和偏角(β)的函數(shù)。對于北半球中的位置α = 90- Φ + δ對于南半球中的位置α = 90+Φ - δ其中φ是目的位置的緯度。在關(guān)于北半球的上式中，北半球位置的Φ是正值，而南半球位置的Φ是負(fù)值。在關(guān)于南半球的上式中，南半球位置的Φ是正值，而北半球位置的Φ是負(fù)值。偏角δ是在赤道和從地球中心到太陽中心所畫的直線之間測量的。其會(huì)發(fā)生季節(jié)性變化，因?yàn)榈厍蚶@其自轉(zhuǎn)軸傾斜且地球繞太陽公轉(zhuǎn)。地球通常傾斜23. 45°，且偏角和此值存在正偏差或負(fù)偏差。偏角在春分和秋分時(shí)等于0° (即分別是每年的大約3月22號(hào)和9月22號(hào))。偏角在北半球于夏至(大約6月22號(hào))達(dá)到最大值23. 45°，在北半球于冬至(大約12月22號(hào))達(dá)到最小值-23. 45°。偏角可通過下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種廢水凈化系統(tǒng)，其包含至少一個(gè)廢水容器，其合并有光轉(zhuǎn)換材料，所述光轉(zhuǎn)換材料包含一層或多層上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和/或一層或多層下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料；一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)型和/或被動(dòng)型太陽追蹤器，其合并有多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和/或傾斜生長屏， 所述生長屏位于所述廢水容器中并被配置成用作微生物生長的基底；和滾動(dòng)軸，所述軸連接到所述生長屏，使得所述生長屏繞所述滾動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)；至少一對流體入口和出口，其中所述流體出口位于比所述流體入口相對更高的位置；和氣體入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含位于所述容器底部的內(nèi)側(cè)光反射表面，和一系列與所述光反射表面對面定位的人造光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述生長屏被至少一層藻類覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述藻類是微藻類或大型藻類和微藻類的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含位于所述容器外側(cè)且連接到所述滾動(dòng)軸的太陽位置傳感器，以便感測太陽的位置，使得所述滾動(dòng)軸根據(jù)所述太陽位置傳感器所檢測的太陽移動(dòng)而移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中沉淀池連接到所述系統(tǒng)，以用于分離從廢水源接收的廢水中的流體相與固體和/或污泥相。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中處理單元連接到所述系統(tǒng)，以用于收集和處理來自所述生長屏的藻類。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述光轉(zhuǎn)換裝置的所述下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料包含量子點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中每個(gè)量子點(diǎn)的核包含一種或多種選自 IIA-VIA、IIIA-VA、IVA-IVA 和 IVA-VIA 半導(dǎo)體的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述量子點(diǎn)的核的大小在Inm至50nm 的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中根據(jù)所述太陽位置傳感器在日間所檢測的太陽移動(dòng)的所述移動(dòng)是根據(jù)太陽的仰角、太陽的緯度偏移和/或方位角的變化而進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水凈化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含控制器，所述控制器在夜間將所述軸重新定位在與根據(jù)所述太陽位置傳感器所測量的前一天的日落方向相反的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述主動(dòng)型太陽追蹤器包含微處理器控制器和/或電光控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述被動(dòng)型太陽追蹤器包含一系列罐， 其具有位于所述罐中的低沸點(diǎn)壓縮氣體流。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述廢水容器是具有覆蓋物的廢水沉淀池，所述覆蓋物合并有包含一層或多層上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和/或一層或多層下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的所述光轉(zhuǎn)換材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述廢水容器可移動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水凈化系統(tǒng)，其中所述生長屏位于所述廢水容器中并被配置成用作微生物向內(nèi)生長的基底。
18.—種處理廢水的方法，其包含從來源接收廢水至沉淀池中；在所述沉淀池中基本分離所述廢水中固體碎片和污泥與流體相；在所述沉淀池中使所述廢水的流體相經(jīng)具有一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)型和/或被動(dòng)型太陽追蹤器的至少一個(gè)藻類凈化系統(tǒng)處理，所述太陽追蹤器合并有多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和/或傾斜生長屏，至少一層藻類在所述生長屏上生長；穿過包覆在所述藻類凈化系統(tǒng)的至少一部分上的一層或多層上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和/或一層或多層下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，將太陽光或人造光引導(dǎo)至所述多個(gè)生長屏；將來自大氣或外部來源的CO2供應(yīng)至所述藻類凈化系統(tǒng)；和定期收集和處理來自所述生長屏的所述藻層，以用于制造生物氣、生物燃料或其它副產(chǎn)物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中藻類是微藻類或微藻類和大型藻類的混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述引導(dǎo)進(jìn)一步包含通過測量太陽的仰角、緯度偏移或方位角的變化來感測太陽的即時(shí)位置，使得所述多個(gè)生長屏朝向太陽的所述即時(shí)位置旋轉(zhuǎn)和/或傾斜。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述引導(dǎo)進(jìn)一步包含通過主動(dòng)型控制機(jī)構(gòu)、被動(dòng)型控制機(jī)構(gòu)或其組合來控制所述一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)型和/或被動(dòng)型太陽追蹤器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的處理廢水的方法，其中所述主動(dòng)型控制機(jī)構(gòu)包含基于過往數(shù)據(jù)來預(yù)測太陽位置，和/或基于由所述藻類凈化系統(tǒng)的不同部件即時(shí)接收的光強(qiáng)度的差異來確定所述太陽位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的處理廢水的方法，其中所述被動(dòng)型控制機(jī)構(gòu)包含將太陽能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，以驅(qū)動(dòng)液體從所述太陽追蹤器的一端移動(dòng)至另一端直到平衡為止，使得所述生長屏面向太陽的方向。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述收集和處理所述藻類包括刮削、真空吸取、振動(dòng)、離心、絮凝、過濾或超聲波處理所述藻類。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述藻類凈化系統(tǒng)位于所述沉淀池內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述藻類凈化系統(tǒng)位于所述沉淀池下游。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理廢水的方法，其中所述太陽追蹤器合并有多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和/或傾斜生長屏，至少一層藻類在所述生長屏上向內(nèi)生長。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種藻類凈化系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及一種生物凈化系統(tǒng)，其合并有光轉(zhuǎn)換材料和太陽追蹤器以增強(qiáng)其中藻類的光合作用，以便處理來自市政、農(nóng)業(yè)和工業(yè)來源的廢水。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102583749SQ201110434779
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者莊寧, 王蘭 申請人:莊寧