[发明专利]一种赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺

说明书

本发明公开了一种赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺，先在产酸过滤罐中注满已灭菌且已接种脱碱菌种的培养基，设定启动阶段参数，运行一定时间后进入连续产酸阶段，采用连续进液和连续出液模式，黑曲霉在产酸过滤罐中发酵产酸，产生的发酵液输送入脱碱罐，菌丝球单独排出，在脱碱罐中，赤泥浆液与发酵液发生酸碱中和反应，降低赤泥碱度，将反应后的混合物料送入固液分离罐，脱碱液和脱碱后的赤泥均呈中性，可直接排放或回用。本发明的工艺赤泥不与菌丝体直接接触，避免了赤泥毒性对菌丝体生长和繁殖的负面影响，连续运行使菌种始终处于对数生长期，避免了菌体延滞期和衰亡期的负面影响，实现了赤泥生物脱碱工艺的高效、绿色、低成本运营。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物的无害化处理领域，具体涉及赤泥的生物脱碱系统。

背景技术

赤泥是氧化铝工业产出的固态或半固态粉泥状固体废弃物，其富含三价铁离子而呈现红色或红棕色。每生产1吨氧化铝会产生1.5吨左右的赤泥。截止2016年，全球赤泥堆存量超过30亿吨，并以每年1.2亿吨的速度递增。我国赤泥堆存量已超过4.0亿吨，赤泥年产量超过0.6亿吨。目前赤泥的资源化利用效率很低，因此绝大部分外排的赤泥只能堆存处置。但是由于赤泥具有极高的碱度，在堆存时赤泥的碱性渗滤液一旦外流，会给周边地表水、地下水或土壤环境造成严重污染。且赤泥表层的碱性粉尘会通过风力输送至周边农田，加剧碱性污染程度。同时赤泥极高的碱度会严重抑制其资源化利用效率，例如将赤泥作为建筑材料添加剂或回收赤泥中贵重金属元素。因此，赤泥脱碱对于其安全堆存和资源化利用有重要的现实意义。

目前赤泥脱碱有以下几种方法：

1.石灰脱碱法。该方法通过石灰中的钙离子与赤泥中的氢氧根、碳酸根形成沉淀去除赤泥中的碱度，该方法碱度去除率低，当赤泥表层的氢氧化钙和碳酸钙等沉淀溶解后容易再次释放碱度；

2.二氧化碳中和法。通过二氧化碳水解后与赤泥中钙、镁等离子形成沉淀降低赤泥碱度，该方法仪器设备复杂、能耗高、初期投资花费大，且中和后的pH极易反弹；

3.酸中和法。通过硫酸、盐酸等无机酸或柠檬酸等有机酸中和赤泥的碱度，该方法耗酸量极大，运行费用高，且容易造成二次污染；

4.水洗中和法。该方法通过溶剂水溶解赤泥中的碱性物质，再将碱性水排出，从而降低赤泥的碱度。该方法对赤泥的碱度脱除效率低，且外排的大量碱性液体不能直接排放，提升了整个工艺的后续处理费用；

5.海水中和法。该方法同样具有脱碱效率低下的缺陷，且只适用于沿海地区。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有方法和技术的不足，提供一种赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺。以黑曲霉为脱碱菌种、以连续进液和连续出液为运行模式、以微生物细胞与赤泥完全分离的非接触式为运行特点，从而实现整个赤泥生物脱碱工艺的高效、绿色、低成本运营。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种赤泥的非接触式连续生物脱碱工艺，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；