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,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);所述的产酸过滤罐内设置有搅拌装置、曝气装置、微孔过滤板(10)及温控装置(13),该搅拌装置的搅拌轴通过无菌封轴固定于产酸过滤罐顶端;所述的曝气装置包括设置于产酸过滤罐外部的空压机、设于产酸过滤罐内部的微孔曝气器及设置于空压机和微孔曝气器之间的滤菌器;所述微孔过滤板的平均孔径为10~20μm,其表面覆盖有5~10μm的微滤膜;该微孔过滤板位于产酸过滤罐下部,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),产酸过滤罐侧壁和底部分别设置有排菌管(16)和第一排液管(18),排菌管(16)位于微孔过滤板(10)上方;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;所述的固液分离罐(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);
利用上述装置进行非接触式连续生物脱碱的工艺具体包括以下步骤:
(1)先将培养基在120℃及102.5kPa以上灭菌30min以上,培养基成分按照质量浓度为:
蔗糖5~15%、酵母膏0.01~0.02%、牛肉膏0.01~0.02%、KNO30.02~0.05%,溶剂为去离子水;在灭菌后的培养基中接种黑曲霉孢子悬液;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%;
(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,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为:搅拌速度为160~240rpm,温度为30~36℃,溶解氧为2.0~3.0mg/L;
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为:搅拌速度为160~240rpm,温度为30~36℃,溶解氧为2.5~3.5mg/L;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;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;
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,排菌管的孔径为2~5cm;当菌丝球层高度降为产酸过滤罐总高度的1/3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,其特征在于产酸过滤罐(1)内还设置有pH监测器(11)、溶解氧监测器(12);脱碱罐(2)内还设置有搅拌装置,脱碱罐外部的贮泥罐(21)与脱碱罐顶部通过管道连接。
3.如权利要求1所述的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于微孔曝气器的开孔位置朝下。
4.如权利要求1所述的非接触式连续生物脱碱工艺,其特征在于所述排气管(15)上还装有滤菌器。