申请日2016.03.31
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F9/14; C08B37/04; C02F101/30; C02F1/44
摘要
本发明涉及一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法和设备，其中：方法包括以下步骤：S1：将污水排放至微生物反应器中，在适宜的环境条件下，经微生物的新陈代谢作用，有机污染物被降解，并且微生物分泌藻酸盐;S2：含有大量藻酸盐的微生物反应器中的泥水，流入至碱洗溶解反应器中;S3：含有可溶性藻酸盐的碱洗溶解反应器中的泥水，流入至超滤膜组件中，溶解性藻酸盐溶液经超滤膜组件分离后，出水作为中水回收利用，而藻酸盐溶液被浓缩，进入后续藻酸盐提取工艺中。本发明的有益效果在于，提供一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法和设备，在实现污水净化的同时，不仅回收中水资源，而且生产藻酸盐。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将污水排放至微生物反应器中，在适宜的环境条件下，经微生物的新陈代谢作用，有机污染物被降解，并且微生物分泌藻酸盐;
S2：含有大量藻酸盐的微生物反应器中的泥水，流入至碱洗溶解反应器中;
S3：含有可溶解性藻酸盐的碱洗溶解反应器中的泥水，流入至超滤膜组件中，溶解性藻酸盐溶液经超滤膜组件分离后，出水作为中水回收利用，而藻酸盐溶液被浓缩，进入后续藻酸盐提取工艺中。
2.根据权利要求1所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述含有可溶解性藻酸盐的碱洗溶解反应器中的泥水先流入至分置式微滤膜组件中，之后再流入至超滤膜组件中，分置式微滤膜组件用于截留从碱洗溶解反应器流出泥水中的含微生物细胞体及其碎片与无机颗粒。
3.根据权利要求1所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述碱洗溶解反应器中设置有一体式微滤膜组件，用于截留碱洗溶解反应器中微生物细胞体及其碎片与无机颗粒。
4.根据权利要求2或3所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述分置式微滤膜组件和一体式微滤膜组件分离得到的含微生物细胞体及其碎片与无机颗粒的高浓度悬浊液作为残留物排出。
5.根据权利要求1所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括向碱洗溶解反应器中加入NaOH、KOH或Na2CO3强碱，以调整反应器中pH值，使碱洗溶解反应器中以非溶解态存在的藻酸盐与褐藻酸转变成可溶的藻酸盐。
6.根据权利要求1所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述步骤S2中的碱洗溶解反应器中，经重力沉降作用，含微生物细菌的沉淀物，一部分回流至微生物反应器中，从而调节其中的微生物量;一部分作为残留物排出。
7.根据权利要求1所述的污水处理过程中合成藻酸盐的方法，其特征在于，所述步骤S1中的污水包括市政管网排放的污水，或工业生产排放的含可生物降解有机物的废水。
8.一种污水处理过程中合成藻酸盐的设备，其特征在于，包括微生物反应器、碱洗溶解反应器以及超滤膜组件，所述碱洗溶解反应器分别与所述微生物反应器和所述超滤膜组件相连通。
9.根据权利要求8所述污水处理过程中合成藻酸盐的设备，其特征在于，还包括分置式微滤膜组件，所述分置式微滤膜组件分别与碱洗溶解反应器和所述超滤膜组件相连通。
10.根据权利要求8所述污水处理过程中合成藻酸盐的设备，其特征在于，还包括一体式微滤膜组件，所述一体式微滤膜组件设置在所述碱洗溶解反应器中，所述一体式微滤膜组件与所述超滤膜组件相连通。
说明书
一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法以及设备
技术领域
本发明涉及一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法及设备
背景技术
藻酸盐(Alginate)又名褐藻酸盐、海带胶、褐藻胶、海藻酸盐，通常源自大型海生褐藻植物;可从中提取出天然多糖碳水化合物，如，海藻酸：(C6H7O6H)n及其盐类。近年来一些研究发现，藻酸盐除天然源自海带、巨藻等褐藻之外，自然界中有两大类细菌即假单胞菌属(Pseudomonas)和固氮菌属(Azotobacter)的细菌也能够生物合成藻酸盐。甚至，一些淡水微藻亦有可能生物合成藻酸盐。
藻酸盐作为一种高价值的生物聚合物，在食品、医药卫生、日用化学品、纺织以及生物技术等领域，具有广泛的应用和极高的经济价值。针对本专利所涉及的污水处理领域，藻酸盐亦有广泛的应用。其分子结构中含有大量羧酸基、羟基等极性基团，它们可与重金属离子结合，从而将重金属从污/废水中有效分离。亦可以作为良好的水处理絮凝剂和细胞固定化载体材料。因其对人体及皮肤无毒、无刺激，易生物降解，可以称之为一种绿色、可持续高分子材料。
目前，藻酸盐的生产主要从海带、巨藻等海洋褐藻中提取，但其生产成本高，藻酸盐成份不可调控、易受季节影响，且其生产废水容易对环境造成污染。而且，利用假单胞菌属和固氮菌属细菌生物合成藻酸盐，纯种培养这两类细菌，需要消耗大量的有机营养生产原料，这使得生产成本大幅度提高。据统计，每生产1吨藻胶及碘等产品需要1200多吨淡水和大量煤炭、酸、碱等，所产生的废水很难回收利用，大部分都直接排放。
在生产藻酸钠的工艺中，将排放大量的生产废水，其中含有糖胶、色素、纤维素等有机物，以及大量的杂质离子(如Na+、Ca2+、CI-等)。如果排放前不采用任何工艺处理，会对海洋环境造成危害，引起海水水质恶化。这些因素导致传统藻酸盐生产工艺的进一步推广应用，面临瓶颈问题。有介于此，研究开发人员尝试利用假单胞菌属和固氮菌属细菌生物合成藻酸盐。以续批式发酵和连续培养生产工艺方式，通过生物工程技术调控细菌产藻酸盐的特性，优化培养条件，稳定产胶能力;从而，生物合成各种具有特定结构性能的藻酸盐。然而，纯种培养这两类细菌，需要消耗大量的有机营养生产原料，这使得生产成本大幅度提高。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法和设备，在实现污水净化的同时，不仅回收中水资源，而且生产藻酸盐。
本发明提供了一种污水处理过程中合成藻酸盐的方法，包括以下步骤：
S1：将污水排放至微生物反应器中，在适宜的环境条件下，经微生物的新陈代谢作用，有机污染物被降解，并且微生物分泌藻酸盐;
S2：含有大量藻酸盐的微生物反应器中的泥水，流入至碱洗溶解反应器中;
S3：含有可溶性藻酸盐的碱洗溶解反应器中的泥水，流入至超滤膜组件中，溶解性藻酸盐溶液经超滤膜组件分离后，出水作为中水回收利用，而藻酸盐溶液被浓缩，进入后续藻酸盐提取工艺中。
可选的，所述含有可溶性藻酸盐的碱洗溶解反应器中的泥水先流入至分置式微滤膜组件中，之后再流入至超滤膜组件中，分置式微滤膜组件用于截留从碱洗溶解反应器流出泥水中的含微生物细胞体及其碎片与无机颗粒。
可选的，所述碱洗溶解反应器中设置有一体式微滤膜组件，用于截留碱洗溶解反应器中微生物细胞体及其碎片与无机颗粒。
可选的，所述分置式微滤膜组件和一体式微滤膜组件分离得到的微生物细胞体及其碎片与无机颗粒的高浓度悬浊液作为残留物排出。
可选的，所述步骤S1中还包括向碱洗溶解反应器中加入NaOH、KOH或Na2CO3强碱，以调整反应器中pH值，使碱洗溶解反应器中以非溶解态存在的藻酸盐与褐藻酸转变成可溶的藻酸盐。
可选的，所述步骤S2中的碱洗溶解反应器中，经重力沉降作用，含微生物细菌的沉淀物，一部分回流至微生物反应器中，从而调节其中的微生物量;一部分作为残留物排出。
可选的，所述步骤S1中的污水包括市政管网排放的污水，或工业生产排放的含可生物降解有机物的废水。
本发明还提供一种污水处理过程中合成藻酸盐的设备，包括微生物反应器、碱洗溶解反应器以及超滤膜组件，所述碱洗溶解反应器分别与所述微生物反应器和所述超滤膜组件相连通。
可选的，还包括分置式微滤膜组件，所述分置式微滤膜组件分别与碱洗溶解反应器和所述超滤膜组件相连通。
可选的，还包括一体式微滤膜组件，所述一体式微滤膜组件设置在所述碱洗溶解反应器中，所述一体式微滤膜组件与所述超滤膜组件相连通。
本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明使用的有机营养物来源于污水，变废为宝，节省生产原料成本;
2、不仅不产生生产废水，而且将污水中有机污染转化成高回收价值的藻酸盐，同时污水得以处理，实现环境保护;
3、通过微生物混合菌种培养生物工程技术，在假单胞菌属和固氮菌属细菌为优势菌的环境下，定向调控合成特定分子量与结构的藻酸盐，不受季节等自然环境条件的影响。
