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专利号: 2017112264254
申请人: 洛阳理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 冶金;黑色或有色金属合金;合金或有色金属的处理
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种赤泥的连续浸出生物淋滤方法,其特征在于通过连续浸出生物淋滤装置进行,该连续浸出生物淋滤装置包括配料罐(2),淋滤罐(9),混凝罐(14)和沉降罐(15),所述配料罐(2)与淋滤罐(9)通过管道连接,淋滤罐(9)与混凝罐(14)通过管道连接,混凝罐(14)与沉降罐(15)通过管道连接,且每个管道上均设置有控制阀(5)和流量泵(6);

所述配料罐(2)上设有赤泥粉进料管(1)和营养液进料管(4);淋滤罐(9)顶部设有接种盖(18)和带滤菌器的排气孔(19),底部设有曝气装置;所述曝气装置包括设置于淋滤罐底部内的微孔曝气头(11)和设置于淋滤罐外的空气压缩机(12),且微孔曝气头(11)和空气压缩机(12)之间还设置滤菌器;淋滤罐(9)内设置有pH监测器(7)、溶解氧监测器(8)和温控装置(10);该温控装置(10)包括温控传感器和加热棒;

所述混凝罐(14)上设有混凝剂进料管(13),沉降罐(15)上部设有淋滤液出流管(16),底部设有滤渣出料管(17),该滤渣出料管(17)与板框压滤机连接,板框压滤机的滤液出口与混凝罐(14)的入口连接;

所述配料罐(2)、淋滤罐(9)和混凝罐(14)内均装有搅拌装置(3);所述的搅拌装置(3)为叶片式的旋转机械搅拌器;

利用以上连续浸出生物淋滤装置进行赤泥连续浸出生物淋滤的方法包括:

(1)在配料罐中配制由赤泥粉和营养液组成的混合浆液,赤泥粉和营养液分别通过赤泥粉进料管和营养液进料管加入配料罐中,经搅拌装置拌匀;所述赤泥粉为干赤泥磨碎后过60‑200目筛,赤泥粉在混合浆液中的质量比为1—15%;营养液的组成按照质量浓度为:蔗糖5~15%、酵母膏0.01~0.02%、牛肉膏0.01~0.02%、KNO3  0.02~0.05%,溶剂为水;或者营养液由蛋白胨、水、水果残渣组成,所述水果残渣烘干破碎后90%以上能过18目,蛋白胨在营养液中的质量分数为  0.01~0.02%,水果残渣在营养液中的加入量为使营养液中的总有机碳(TOC)含量为10%~25%;当混合浆液的赤泥浓度在5%或以内,营养液需在120℃以上和102.5kPa以上灭菌30  min后才能进入配料罐;当赤泥浓度超过5%,营养液不需灭菌,直接进入配料罐;

(2)淋滤罐的运行分为启动阶段和连续浸出阶段;

在启动阶段,培养模式为批次进料和批次排料,混合浆液通过流量泵进入淋滤罐后在淋滤罐中接种活化后的黑曲霉孢子悬液,接种量为淋滤罐中混合浆液体积的0.1%~0.5%;淋滤罐中一次进满混合浆液,混合浆液的赤泥浓度为1%,曝气强度为2.4~3.0  m3/m2h,搅拌速度为160~240  rpm,温度为30~36℃;培养至混合浆液pH降至3.0或培养时间达到240小时停止培养,从淋滤罐排出混合浆液总体积的85~95%至混凝罐,算作第一个启动周期;第二个启动周期,淋滤罐中一次进满混合浆液,混合浆液的赤泥浓度提升为2%,培养条件与第一周期相同,直至混合浆液pH降至3.0或培养时间达到240小时停止培养,从淋滤罐排出混合浆液总体积的85~95%至混凝罐,算作第二个启动周期,以此类推,每下一个周期混合浆液中的赤泥浓度比上一周期提升1%,直至提升至15%,培养后,启动阶段结束;启动阶段的最后一个周期预培养结束后,混合浆液不再从淋滤罐排出,而是转入连续浸出阶段;

在连续浸出阶段,浸出模式为连续进料和连续出料,通过流量泵调节混合浆液的进液流量和排液流量,使淋滤罐中混合浆液的体积不低于淋滤罐总有效体积的90%,淋滤罐中混合浆液的赤泥浓度控制在8~12%;连续浸出阶段的控制条件:当混合浆液的pH低于或等于2.5时,控制进料流量和出料流量,使混合浆液在淋滤罐中的停留时间为92~124  h,同时曝气强度为2.8~3.2  m3/m2h,搅拌速度为180~260  rpm,温度为30~36℃;当混合浆液的pH高于2.5时,控制进料流量和出料流量,使混合浆液在淋滤罐中的停留时间延长至160~170h;

(3)淋滤罐连续浸出阶段流出的浆液进入混凝罐,通过混凝罐上部的混凝剂进料管加入混凝剂聚丙烯酰胺,混凝剂质量浓度为3~5%,搅拌速度为50~60  rpm,投加流量为进入混凝罐中浆液流量的0.05~0.1%,反应15~60  min;通过混凝反应使混合浆液中的菌丝体及微小赤泥颗粒形成絮凝体和聚集体,便于在沉降罐中固液分离;

(4)从混凝罐中流出的浆液进入沉降罐进行固液分离,沉降时间为1~3  h;沉降罐上部的上清液即为赤泥的淋滤液,从沉降罐上部的淋滤液出料管流出,淋滤液作为赤泥中浸出的金属离子浓缩液,进一步回收其中的贵重金属元素;沉降罐下部的泥浆是菌体细胞和赤泥颗粒的混合物,从沉降罐下部的滤渣出料管流出,进入板框压滤机进一步脱水;在板框压滤机脱除的压滤液回流至混凝罐中;脱水后的残渣烘干后在320~350℃高温焚烧脱除菌体残渣,焚烧后的赤泥用做混凝土的添加剂或填埋处理。

2.如权利要求1所述的一种赤泥的连续浸出生物淋滤方法,其特征在于所述所述配料罐和淋滤罐的材质均为不锈钢;所述混凝罐和沉降罐的材质均为玻璃。

3.如权利要求1或2所述的一种赤泥的连续浸出生物淋滤方法,其特征在于所述配料罐和淋滤罐的有效容积均为30L,所述混凝罐的有效容积为0.5L,沉降罐的有效容积为1L。

4.如权利要求1所述的一种赤泥的连续浸出生物淋滤方法,其特征在于所述黑曲霉通过购买或自行分离培养得到,黑曲霉在接种前需活化,方法为:将黑曲霉孢子接种于PDA平板,生长成熟的孢子采用灭菌的生理盐溶液洗脱,制成孢子悬液,孢子悬液中黑曲霉孢子浓度为1×107~1×108个/mL。