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专利号: 2017112296429
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: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于在非接触式连续生物脱碱装置中进行,具体包括以下步骤:(1)先将培养基进行灭菌处理,然后在灭菌后的培养基中接种黑曲霉孢子悬液;

(2)将接种后的培养基通过进液管一次性加满产酸过滤罐进行发酵产酸,产酸过滤罐的运行分为启动和连续产酸两个阶段:启动阶段的作用是使黑曲霉适应环境并进入对数生长期,为系统进入连续淋滤阶段做准备;在启动阶段,关闭排菌管和第一排液管,所述第一排液管设置于产酸过滤罐底部,打开曝气装置、搅拌装置和温控装置,设定启动阶段的运行参数,系统运行44~52h,启动阶段结束,系统转入连续产酸阶段;

在连续产酸阶段,产酸过滤罐的运行模式为连续进液和连续出液,接种后的培养基从进液管进入,过滤后的发酵液从第一排液管排出;设定连续产酸阶段的运行参数,通过进液管和第一排液管上各自的流量泵调节进液管内培养基的进液流量和第一排液管内发酵液的出液流量,使进液流量和出液流量相等,产酸过滤罐内发酵液的总量保持恒定;

每隔1~2周开启排菌管排除产酸过滤罐内过量的菌丝球,在排菌阶段,关闭搅拌装置和曝气装置,发酵液静置30min,观测菌丝球层高度,当菌丝球层的高度超过产酸过滤罐总高度的1/2时,打开排菌管阀门排放菌丝球,当菌丝球层高度降为产酸过滤罐总高度的1/3左右时,关闭排菌管,开启搅拌装置和曝气装置,系统进入连续产酸阶段;在排菌阶段,如果发酵液静置30min后菌丝球层的高度没有超过产酸过滤罐总高度的1/2,则不排菌;

(3)从产酸过滤罐底部的第一排液管流出的发酵液进入脱碱罐,贮泥罐中的赤泥浆液进入脱碱罐与发酵液中的有机酸在脱碱罐中发生酸碱中和反应,脱除赤泥的碱度,降低赤泥的pH值,赤泥浆液由去离子水与赤泥混合制成,去离子水与赤泥的重量比为5:1;

脱碱罐的运行模式为连续进液和连续出液,控制脱碱罐的进液流量和出液流量使脱碱罐内的液体总量保持恒定,同时使发酵液在脱碱罐中的停留时间维持在2~4h,赤泥浆液通过流量泵从贮泥罐连续加入脱碱罐中,投加量为使脱碱罐内发酵液与赤泥浆液组成的混合液体的pH值为6.5~7.5,脱碱罐在运行时开启搅拌装置,使赤泥浆液与发酵液混合均匀;

(4)脱碱罐中反应后的物料从脱碱罐底部流出然后从顶部进入固液分离罐,在固液分离罐中进行赤泥与脱碱液的固液分离反应;固液分离罐的运行模式为连续进液和连续出液;控制固液分离罐的进液流量和出液流量使罐内的液体总量保持恒定,同时使发酵液在固液分离罐中的停留时间维持在120~180min,当固液分离罐的赤泥层高度超过底部漏斗的高度时,打开排泥管进行排泥;

分离后的液体即为脱碱液,从第二排液管排出,直接排放或收集后回收其中富集的金属离子;分离后的固体为脱碱后的赤泥,从排泥管排出回用或安全堆存。

2.如权利要求1所述的赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于步骤(1)所述的培养基的灭菌条件为120℃及102.5kPa以上灭菌30min以上;培养基成分按照质浓度为:蔗糖5~15%、酵母膏0.01~0.02%、牛肉膏0.01~0.02%、KNO3 0.02~0.05%,溶剂为去离子水;

所述黑曲霉在接种前需活化,活化步骤为: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约为1×107~1×108个/mL;黑曲霉孢子悬液的接种量按照体积为产酸过滤罐中培养基总量的0.1%~

0.5%。

3.如权利要求1所述的赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于步骤(2)所述启动阶段的运行参数设定为:搅拌速度为160~240rpm,温度为30~36℃,溶解氧为2.0~

3.0mg/L;

所述连续产酸阶段的运行参数设定为:搅拌速度为160~240rpm,温度为30~36℃,溶解氧为2.5~3.5mg/L。

4.如权利要求1所述的赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于步骤(2)所述进液流量和出液流量的流量控制措施为:通过pH监测器检测发酵液的pH,当发酵液的pH值低于2.2时,控制产酸过滤罐的进液流量和出液流量使发酵液在产酸过滤罐中的停留时间为

32~40h;当发酵液的pH值高于2.2时,延长发酵液在产酸过滤罐中的停留时间至48~72h。

5.如权利要求1所述的赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于所述的非接触式连续生物脱碱装置包括产酸过滤罐(1),脱碱罐(2)和固液分离罐(3);其中,所述产酸过滤罐(1)内设置有曝气装置,微孔过滤板(10)、pH监测器(11)、溶解氧监测器(12)、温控装置(13);

所述微孔过滤板(10)是位于产酸过滤罐的下部,与罐体周边密封,产酸过滤罐内微孔过滤板的下方为滤液收集槽(17);产酸过滤罐顶部还设置有进液管(14)和排气管(15),产酸过滤罐的侧壁和底部分别设置有排菌管(16)和第一排液管(18),所述排菌管(16)是位于微孔过滤板(10)的上方;

所述产酸过滤罐(1)和脱碱罐(2)均设置有搅拌装置,产酸过滤罐(1)与脱碱罐(2)通过第一排液管(18)连接,脱碱罐底部与固液分离罐(3)顶部通过管道连接,脱碱罐外部的贮泥罐(21)与脱碱罐顶部通过管道连接;

所述固液分离罐(3)包括设于其内部的分隔板(22)、设于其侧壁上部的第二排液管(23)和设于其底部的排泥管(24)。

6.如权利要求5所述的非接触式连续生物脱碱装置,其特征在于所述搅拌装置为叶片式的旋转机械搅拌器,包括搅拌轴和搅拌桨(6),搅拌轴通过无菌封轴(5)固定于产酸过滤罐顶端且与产酸过滤罐外部的电机(4)连接,搅拌浆(6)固定于搅拌轴上;

所述曝气装置包括设置于产酸过滤罐外部的空压机(7)、滤菌器(8)及设于产酸过滤罐内部的微孔曝气器(9),滤菌器(8)位于微孔曝气器(9)和空压机(7)之间,微孔曝气器(9)设于搅拌桨(6)和微孔过滤板(10)之间,所述微孔曝气器的开孔位置朝下。

7.如权利要求5所述的非接触式连续生物脱碱装置,其特征在于所述微孔过滤板(10)的材质为高分子有机聚合物,其平均孔径为10~20μm,表面覆盖有5~10μm的微滤膜;所述排菌管的孔径为2~5cm。

8.如权利要求5所述的非接触式连续生物脱碱装置,其特征在于所述温控装置(13)由温度传感器和加热棒组成,将产酸过滤罐中发酵液的温度固定在确定的数值。

9.如权利要求5所述的非接触式连续生物脱碱装置,其特征在于所述排气管(15)上还装有滤菌器。