一種污水處理過程中合成藻酸鹽的方法以及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種污水處理過程中合成藻酸鹽的方法及設(shè)備
【背景技術(shù)】
[0002]藻酸鹽(Alginate)又名褐藻酸鹽、海帶膠、褐藻膠、海藻酸鹽,通常源自大型海生褐藻植物;可從中提取出天然多糖碳水化合物,如,海藻酸=(C6H7O6H)n及其鹽類。近年來一些研究發(fā)現(xiàn),藻酸鹽除天然源自海帶、巨藻等褐藻之外,自然界中有兩大類細(xì)菌即假單胞菌屬(Pseudomonas)和固氮菌屬(Azotobacter)的細(xì)菌也能夠生物合成藻酸鹽。甚至,一些淡水微藻亦有可能生物合成藻酸鹽。
[0003]藻酸鹽作為一種高價(jià)值的生物聚合物,在食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、日用化學(xué)品、紡織以及生物技術(shù)等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用和極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。針對(duì)本專利所涉及的污水處理領(lǐng)域,藻酸鹽亦有廣泛的應(yīng)用。其分子結(jié)構(gòu)中含有大量羧酸基、羥基等極性基團(tuán),它們可與重金屬離子結(jié)合,從而將重金屬從污/廢水中有效分離。亦可以作為良好的水處理絮凝劑和細(xì)胞固定化載體材料。因其對(duì)人體及皮膚無毒、無刺激,易生物降解,可以稱之為一種綠色、可持續(xù)高分子材料。
[0004]目前,藻酸鹽的生產(chǎn)主要從海帶、巨藻等海洋褐藻中提取,但其生產(chǎn)成本高,藻酸鹽成份不可調(diào)控、易受季節(jié)影響,且其生產(chǎn)廢水容易對(duì)環(huán)境造成污染。而且,利用假單胞菌屬和固氮菌屬細(xì)菌生物合成藻酸鹽,純種培養(yǎng)這兩類細(xì)菌,需要消耗大量的有機(jī)營養(yǎng)生產(chǎn)原料,這使得生產(chǎn)成本大幅度提高。據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)I噸藻膠及碘等產(chǎn)品需要1200多噸淡水和大量煤炭、酸、堿等,所產(chǎn)生的廢水很難回收利用,大部分都直接排放。
[0005]在生產(chǎn)藻酸鈉的工藝中,將排放大量的生產(chǎn)廢水,其中含有糖膠、色素、纖維素等有機(jī)物,以及大量的雜質(zhì)離子(如Na+、Ca2+、CI—等)。如果排放前不采用任何工藝處理,會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成危害,引起海水水質(zhì)惡化。這些因素導(dǎo)致傳統(tǒng)藻酸鹽生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步推廣應(yīng)用,面臨瓶頸問題。有介于此,研究開發(fā)人員嘗試?yán)眉賳伟鷮俸凸痰鷮偌?xì)菌生物合成藻酸鹽。以續(xù)批式發(fā)酵和連續(xù)培養(yǎng)生產(chǎn)工藝方式,通過生物工程技術(shù)調(diào)控細(xì)菌產(chǎn)藻酸鹽的特性,優(yōu)化培養(yǎng)條件,穩(wěn)定產(chǎn)膠能力;從而,生物合成各種具有特定結(jié)構(gòu)性能的藻酸鹽。然而,純種培養(yǎng)這兩類細(xì)菌,需要消耗大量的有機(jī)營養(yǎng)生產(chǎn)原料,這使得生產(chǎn)成本大幅度提尚O
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明提供一種污水處理過程中合成藻酸鹽的方法和設(shè)備,在實(shí)現(xiàn)污水凈化的同時(shí),不僅回收中水資源,而且生產(chǎn)藻酸鹽。
[0007]本發(fā)明提供了一種污水處理過程中合成藻酸鹽的方法,包括以下步驟:
[0008]SI:將污水排放至微生物反應(yīng)器中,在適宜的環(huán)境條件下,經(jīng)微生物的新陳代謝作用,有機(jī)污染物被降解,并且微生物分泌藻酸鹽;
[0009]S2:含有大量藻酸鹽的微生物反應(yīng)器中的泥水,流入至堿洗溶解反應(yīng)器中;
[0010]S3:含有可溶性藻酸鹽的堿洗溶解反應(yīng)器中的泥水,流入至超濾膜組件中,溶解性藻酸鹽溶液經(jīng)超濾膜組件分離后,出水作為中水回收利用,而藻酸鹽溶液被濃縮,進(jìn)入后續(xù)藻酸鹽提取工藝中。
[0011]可選的,所述含有可溶性藻酸鹽的堿洗溶解反應(yīng)器中的泥水先流入至分置式微濾膜組件中,之后再流入至超濾膜組件中,分置式微濾膜組件用于截留從堿洗溶解反應(yīng)器流出泥水中的含微生物細(xì)胞體及其碎片與無機(jī)顆粒。
[0012]可選的,所述堿洗溶解反應(yīng)器中設(shè)置有一體式微濾膜組件,用于截留堿洗溶解反應(yīng)器中微生物細(xì)胞體及其碎片與無機(jī)顆粒。
[0013]可選的,所述分置式微濾膜組件和一體式微濾膜組件分離得到的微生物細(xì)胞體及其碎片與無機(jī)顆粒的高濃度懸濁液作為殘留物排出。
[0014]可選的,所述步驟SI中還包括向堿洗溶解反應(yīng)器中加入Na0H、K0H或Na2CO3強(qiáng)堿,以調(diào)整反應(yīng)器中PH值,使堿洗溶解反應(yīng)器中以非溶解態(tài)存在的藻酸鹽與褐藻酸轉(zhuǎn)變成可溶的藻酸鹽。
[0015]可選的,所述步驟S2中的堿洗溶解反應(yīng)器中,經(jīng)重力沉降作用,含微生物細(xì)菌的沉淀物,一部分回流至微生物反應(yīng)器中,從而調(diào)節(jié)其中的微生物量;一部分作為殘留物排出。
[0016]可選的,所述步驟SI中的污水包括市政管網(wǎng)排放的污水,或工業(yè)生產(chǎn)排放的含可生物降解有機(jī)物的廢水。
[0017]本發(fā)明還提供一種污水處理過程中合成藻酸鹽的設(shè)備,包括微生物反應(yīng)器、堿洗溶解反應(yīng)器以及超濾膜組件,所述堿洗溶解反應(yīng)器分別與所述微生物反應(yīng)器和所述超濾膜組件相連通。
[0018]可選的,還包括分置式微濾膜組件,所述分置式微濾膜組件分別與堿洗溶解反應(yīng)器和所述超濾膜組件相連通。
[0019]可選的,還包括一體式微濾膜組件,所述一體式微濾膜組件設(shè)置在所述堿洗溶解反應(yīng)器中,所述一體式微濾膜組件與所述超濾膜組件相連通。
[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0021]1、本發(fā)明使用的有機(jī)營養(yǎng)物來源于污水,變廢為寶,節(jié)省生產(chǎn)原料成本;
[0022]2、不僅不產(chǎn)生生產(chǎn)廢水,而且將污水中有機(jī)污染轉(zhuǎn)化成高回收價(jià)值的藻酸鹽,同時(shí)污水得以處理,實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù);
[0023]3、通過微生物混合菌種培養(yǎng)生物工程技術(shù),在假單胞菌屬和固氮菌屬細(xì)菌為優(yōu)勢(shì)菌的環(huán)境下,定向調(diào)控合成特定分子量與結(jié)構(gòu)的藻酸鹽,不受季節(jié)等自然環(huán)境條件的影響。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的污水處理過程中合成藻酸鹽的方法的工藝流程圖;
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的污水處理過程中合成藻酸鹽的方法的工藝流程圖;
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3提供的污水處理過程中合成藻酸鹽的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4提供的污水處理過程中合成藻酸鹽的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此,以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0030]在本發(fā)明的描述中,