一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置及方法，包括产酸过滤罐，淋滤罐和固液分离罐；先将灭菌并接种黑曲霉孢子的培养基置于产酸过滤罐中进行培养，黑曲霉代谢产酸，通过产酸过滤罐分离出菌丝球和淋滤液，菌丝球从产酸过滤罐侧壁排出，淋滤液从底部排出进入淋滤罐，与加入的赤泥浆液发生金属离子的酸解浸出反应，反应后的物料泵入固液分离罐，金属离子浸出液从罐体上部排出，浸出、脱碱后的赤泥从罐体底部排出。本发明专利技术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，连续浸出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，实现了赤泥中贵重金属元素的高效、绿色、低成本浸出。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置及方法
本专利技术涉及工业固废的湿法冶金领域，具体涉及赤泥的生物淋滤系统。
技术介绍
生物淋滤技术是指利用特定微生物或其代谢产物的氧化、还原、络合、吸附或溶解作用，将固相中某些不溶性成分分离浸提从而便于回收的一种技术。与传统的化学酸浸法相比，生物淋滤技术具有无二次污染、能耗小、反应条件温和、建设运行成本低等优势，因此在淋滤浸提赤泥中贵重金属元素方面有巨大应用潜力。但是现阶段采用真菌对赤泥进行生物淋滤具有以下技术缺陷：1.尽管菌丝体与赤泥进行接触性生物淋滤可以有效破坏赤泥晶型结构，有利于大颗粒赤泥的溶解，但是由于赤泥具有较强的生物毒性，当淋滤系统中赤泥浓度超过菌体耐受负荷时，菌体生长受限、甚至大量死亡，这会影响生物产酸，导致淋滤效率迅速降低甚至淋滤进程中断；2.在生物接触式淋滤系统中，赤泥颗粒会紧密包裹于菌丝体上，淋滤进程结束后无法有效分离菌丝体与赤泥颗粒，影响菌丝球及赤泥残渣的回收利用；3.现有技术均采用微生物批次浸出赤泥，批次浸出模式具有菌体活性低、生长延滞期长、人工操作繁琐等缺点，而连续浸出模式可以避免上述系统性劣势。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述已有方法和技术的不足，提供一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置及方法，由黑曲霉作为淋滤菌种，以菌丝体与赤泥完全分离的非接触式为运行特点，以连续浸出为淋滤模式，从而实现赤泥中贵重金属元素的高效、绿色、低成本的浸出。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，包括产酸过滤罐，淋滤罐，固液分离罐；其中，所述产酸过滤罐内部设置有曝气装置，微孔过滤板、pH监测器、溶解氧监测器、温控装置，所述pH监测器、溶解氧监测器、温控装置从上到下依次设置于产酸过滤罐的侧面；所述微孔过滤板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；产酸过滤罐顶部还设置有进液管和排气管，排菌管、第一排液管分别设置于产酸过滤罐的侧壁和底部，所述排菌管是位于微孔过滤板的上方；所述产酸过滤罐和淋滤罐内均设置有搅拌装置，淋滤罐外部的贮泥罐与淋滤罐顶部连接，淋滤罐底部与固液分离罐顶部连接；所述固液分离罐包括设于其内部的分隔板、设于其侧壁上部的第二排液管和设于其底部的排泥管。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其中，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，搅拌轴通过无菌封轴固定于产酸过滤罐顶端且与产酸过滤罐外部的电机连接，搅拌浆固定于搅拌轴上；所述曝气装置包括设置于产酸过滤罐外部的空压机、滤菌器及设于产酸过滤罐内部的微孔曝气器，滤菌器位于微孔曝气器和空压机之间，微孔曝气器设于搅拌桨和微孔过滤板之间，所述微孔曝气器的开孔位置朝下。前述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其中，所述微孔过滤板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。前述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其中，所述温控装置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。前述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其中，所述排气管上还装有滤菌器。一种利用上述装置进行非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，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运行两个阶段：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，系统运行44～52h，启动阶段结束，系统转入运行阶段；在运行阶段，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，过滤后的淋滤液从第一排液管排出；设定运行阶段的运行参数，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淋滤液的出液流量，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，系统进入运行阶段；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)从产酸过滤罐的排液管流出的淋滤液进入淋滤罐，贮泥罐中的赤泥浆液进入淋滤罐与淋滤液在淋滤罐中发生金属离子的酸解浸出反应，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；淋滤罐的运行模式为连续进液和连续出液，控制淋滤罐的进液流量和出液流量使淋滤罐内的液体总量保持恒定，同时使淋滤液在淋滤罐中的停留时间维持在6～10h；淋滤罐在运行时开启搅拌装置，使赤泥浆液与淋滤液混合均匀；(4)淋滤罐中反应后的物料从淋滤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淋滤液的固液分离反应；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，同时使淋滤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；分离后的液体即为金属离子浸出液，从第二排液管排出，收集后用于下一步回收贵重金属元素；分离后的固体为浸出、脱碱后的赤泥，从排泥管排出回用或安全堆存。前述的一种非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，其中，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％、KNO30.02～0.05％，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体积总量的0.1％～0.5％。前述的一种非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，其中，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；所述运行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。前述的一种非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，其中，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。前述的一种非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，其中，步骤(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其特征在于包括产酸过滤罐(1)，淋滤罐(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)，排菌管(16)、第一排液管(18)分别设置于产酸过滤罐的侧壁和底部，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)和淋滤罐(2)均设置有搅拌装置，淋滤罐外部的贮泥罐(21)与淋滤罐顶部连接，淋滤罐底部与固液分离罐(3)顶部连接；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)。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其特征在于包括产酸过滤罐(1)，淋滤罐(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)，排菌管(16)、第一排液管(18)分别设置于产酸过滤罐的侧壁和底部，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)和淋滤罐(2)均设置有搅拌装置，淋滤罐外部的贮泥罐(21)与淋滤罐顶部连接，淋滤罐底部与固液分离罐(3)顶部连接；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)。2.如权利要求1所述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，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。3.如权利要求1所述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，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。4.如权利要求1所述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，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。5.如权利要求1所述的非接触式连续生物淋滤赤泥的装置，其特征在于所述排气管(15)上还装有滤菌器。6.一种利用权利要求1所述装置进行非接触式连续生物淋滤赤泥的方法，其特征在于包括以下步骤：(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运行两个阶段：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，系统运行44～52h，启动阶段结束，系统转入运行阶段；在运行阶段，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，过滤后的淋滤液从第一排液管排出；设定运行阶段的运行参数，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淋滤液的出液流量，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲洋，李辉，王小庆，田文杰，石犇，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41