一种基于荚膜多糖软晶格热重排的蓝藻泥深度脱水方法与流程

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种基于荚膜多糖软晶格热重排的蓝藻泥深度脱水方法。

背景技术：

蓝藻是淡水湖泊水体富营养化之后产生的生态产物。太湖自2007年暴发蓝藻水危机事件以来，无锡市一直组织科研力量解决蓝藻打捞和无害化处理的问题，已成为蓝藻先进处理技术向全国各地推广的辅射中心。目前一般对含水量90％左右的蓝藻泥进行填埋处理，其占地面积很大，占用土地资源，仍需对蓝藻泥进一步减容处理。虽然通过生物产沼气、生物堆肥等方式可以对蓝藻泥资源化利用，但是蓝藻泥中含有藻毒素和生物抗性等物质，无法契合市场需求。

由于蓝藻泥的干物质中富含有90％以上有机物质，大部分为大分子物质，进一步深度脱水非常困难，已成为打捞上岸后蓝藻泥无害化、资源化处理的技术瓶颈。申请号为201810661585.x的中国发明专利公开了一种蓝藻藻泥深度脱水兼容的方法，其采用复合酶、三聚磷酸钠、edta及柠檬酸等对蓝藻泥预处理，再经过调ph，加入其它药剂再进行调理。该方法虽然可以将蓝藻泥脱水至50％左右，但其前期处理较为繁琐，药剂添加种类较多，难于实际应用。另外，申请号为201910040109.0，一种蓝藻深度脱水的方法，利用fenton反应将有机物氧化降解为小分子，从而有利于压滤脱水，但是由于发生了分子降解，滤出液中的cod会显著增高，增加了滤出液的处理难度。

鉴于此，有必要对现有技术中的对蓝藻泥深度脱水的方法进行改进并简化。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题与不足，本发明提供一种基于荚膜多糖软晶格热重排的蓝藻泥深度脱水方法，得到含水率70％以下的蓝藻泥，并提升蓝藻脱水的实际应用价值。

为实现上述目的，本发明所提供的具体技术方案是：

一种基于荚膜多糖软晶格热重排的蓝藻泥深度脱水方法，具体包括以下步骤：

s1：取蓝藻泥于搅拌装置内，加入一种或几种多价阳离子盐，多价阳离子盐的总使用量为蓝藻泥中干物质质量的3.0～15％，搅拌10～60min使其混合均匀，调节蓝藻泥的ph值至酸性；同时搅拌加热物料温度至70～100℃；通过添加多价阳离子使多糖的疏水基团暴露，在过滤前无需添加水稀释物料，可直接对蓝藻泥进行压滤。

s2：预热脱水装置，使脱水装置内部温度保持在70～100℃，并待机。

s3：检测s1中得到的蓝藻泥储能模量与损耗模量的比值是否小于3.0，若所述比值高于3.0，则增加s1中多价阳离子盐的使用量，直至所述比值小于3.0，以确保蓝藻泥中的荚膜多糖软晶格发生热重排。

s4：:保持s3蓝藻泥的温度在70～100℃，使荚膜多糖的软晶格进行热重排，以改变其水溶性和流变学性质，促进蓝藻泥深度压滤脱水得以实施；将热重排处理的蓝藻泥输送至预热后的脱水装置。

s5：调节脱水装置的进料压力范围在0.5～2.5mpa。

进一步地，所述蓝藻泥的初始含水率在85-95％之间。

进一步地，所述s1中的ph值范围是1.5～5。

进一步地，所述的多价阳离子盐包括硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、氯化铝、柠檬酸铁、柠檬酸铝、乙酸亚铁、硫酸亚铁中的一种或几种。

进一步地，所述脱水装置采用热压滤装置。

进一步地，所述的热压滤装置为隔膜式板框压滤机、超高压压滤机或者弹簧式压滤机。

进一步地，所述热压滤装置包含滤板和滤布。

进一步地，所述滤板和滤布采用耐温材料，耐温范围在120℃以上。

本发明所带来的有益效果是：

1.本发明所采用的过滤助剂添加较少(小于蓝藻泥干重的15％,wt)，无需投入大量的石灰、粘土等调理剂，节省了成本的同时，降低蓝藻饼中的无机物含量，相对提高滤饼中有机质含量和热值。

2.在压滤效果相似、藻饼含水率相同的情况下，与需要投加大量调理剂的普通压滤工艺相比，本发明减容率更高，脱出水分体积更多。

3.与利用fenton反应将有机物氧化降解为小分子的方法相比，本发明的滤出液易处理，不会增加滤出液的cod。

4.深度脱水后干化能耗低，资源化途径多，脱水和干化后有机物含量高(挥发性固体/总固体，vs/ts>85％)，热值高，有助于拓展利用途径，提升后续资源化产品的质量。

附图说明

图1是本发明蓝藻泥的压滤脱水工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，不对本发明的权利要求做任何限定。

实施例1

取1.0吨含水率90％(w/v)、vs/ts为91％的新鲜蓝藻泥于搅拌装置内，加入10kg硫酸铁，即此时硫酸铁投入量为蓝藻干物质重量的10％(wt)。利用水蒸汽对蓝藻泥加热升温至80℃，调节ph至2.5，使用搅拌机搅拌30min。取样并在对应温度条件下检测储能模量和损耗模量，确认两者比值小于3.0，如果高于3.0，则补充硫酸铁添加量，搅拌混合，使储能模量/损耗模量小于3.0。

与此同时，向空载的隔膜式板框压滤机泵入80℃循环热水，滤出热水回流至热水罐，预热隔膜式板框压滤机并待机。

蓝藻泥料液搅拌结束后泵入隔膜式板框压滤机压滤，进料压力升至1.2mpa后恒定控制压力，热滤出液排放至收集罐。

滤出液流量降低至2l/min时，关闭进料阀。向隔膜腔内泵入80℃热水，对隔膜式板框压滤机内的滤饼进行压榨，压榨压力为1.5mpa。

测定压滤过程中滤出液体积和所得蓝藻饼的含水率。

测得1.0吨蓝藻泥能脱水分离出约688l滤出液，减容率达68.8％；压滤所得蓝藻饼含水率为68％，蓝藻饼vs/ts约为85％。所得蓝藻饼的低位发热值为1160kcal/kg。

实施例2

取0.65吨含水率85％(w/v)、vs/ts为91％的新鲜蓝藻泥。加入13kg氯化铁，即此时氯化铁投加量为蓝藻干物质重量的13.3％(wt)。利用蒸汽对蓝藻泥进行加热升温至85℃，调节ph至2.0，使用搅拌机搅拌25min。取样并在对应温度条件下检测储能模量和损耗模量，确认两者比值小于3.0。如果高于3.0，则调节ph值至1.0-1.5，搅拌混匀，使储能模量/损耗模量小于3.0。

与此同时，向空载的压滤机泵入85℃循环热水，滤出热水回流至热水罐，预热压滤机并待机。

蓝藻泥料液搅拌结束后泵入隔膜式板框压滤机压滤，进料压力升至1.25mpa后恒定控制压力，热滤出液排放至收集罐。

滤出液流量降低至1.0l/min时，关闭进料阀。向隔膜腔内泵入85℃热水，对隔膜式板框压滤机内的滤饼进行压榨，压榨压力为1.5mpa。

测定压滤过程中滤出液体积和所得蓝藻饼的含水率。

测得0.65吨蓝藻泥能脱水分离出约364l滤出液，减容率达56％；压滤所得藻饼含水率为65％，藻饼vs/ts约为81％。所得蓝藻饼的低位发热值为1100kcal/kg。

实施例3

取1.6吨含水率94％(w/v)、vs/ts为91％的新鲜蓝藻泥。加入6kg硫酸铝，即此时硫酸铝投加量为蓝藻干物质重量的6.25％(wt)。利用蒸汽对蓝藻泥进行加热升温至90℃，调节ph至2.0，使用搅拌机搅拌20min。取样并在对应温度条件下检测储能模量和损耗模量，确认两者比值小于3.0。如果高于3.0，则补充硫酸铁添加量，搅拌混合，使储能模量/损耗模量小于3.0。

与此同时，向空载的压滤机泵入90℃循环热水，滤出热水回流至热水罐，预热隔膜式板框压滤机并待机。

蓝藻泥料液搅拌结束后泵入隔膜式板框压滤机压滤，进料压力升至1.2mpa后恒定控制压力，热滤出液排放至收集罐。

滤出液流量降低至2l/min时，关闭进料阀。向隔膜腔内泵入90℃热水，对隔膜式板框压滤机内的滤饼进行压榨，压榨压力为1.5mpa。

测定压滤过程中滤出液体积和所得蓝藻饼的含水率。

测得1.6吨蓝藻泥能脱水分离出约1288l滤出液，减容率达80％；压滤所得藻饼含水率为70％，藻饼vs/ts约为87％。所得蓝藻饼的低位发热值为1200kcal/kg。

对比例1

取1.0吨含水率90％(w/v)、vs/ts为91％的新鲜蓝藻泥。加入10kg聚合氯化铝，即此时聚合氯化铝投加量为蓝藻干物质重量的10％(wt)。常温条件将蓝藻泥料液泵入隔膜式板框压滤机压滤，进料压力升至1.25mpa后恒定控制压力，热滤出液排放至收集罐。

滤出液流量降低至1.0l/min时，关闭进料阀。向隔膜腔内泵入自来水，对隔膜式板框压滤机内的滤饼进行压榨，压榨压力为1.5mpa。测定压滤过程中滤出液体积及所得蓝藻饼的含水率。

测得1.0吨蓝藻泥能脱水分离出约232l滤出液，剩余料液478l，实际减容率为44％；压滤所得蓝藻饼含水率为82％，蓝藻饼呈稀泥状，不能自动从板框机中脱落，影响板框机的滤饼清理、滤布清洗和下一批操作实施。所得藻饼干化后，vs/ts约为82％。所得蓝藻饼的低位发热值仅为560kcal/kg，影响后续的干化能耗和进一步资源化利用。

对比例2

取1.0吨含水率90％(w/v)、vs/ts为91％的新鲜蓝藻泥。加入10kg聚合氯化铁和35kg氧化钙，即此时以上两种助滤剂的总投加量为蓝藻干物质重量的45％(wt)。为利于螺杆泵输送物料，加3.0吨水对上述混合料稀释，得4.0立方蓝藻泥料液。常温条件将4.0立方蓝藻泥料液泵入隔膜式板框压滤机压滤，进料压力升至1.25mpa后恒定控制压力，热滤出液排放至收集罐。

滤出液流量降低至2.0l/min时，关闭进料阀。向压滤机的隔膜腔内泵入自来水，对隔膜式板框压滤机内的滤饼进行压榨，压榨压力为1.5mpa。测定压滤过程中滤出液体积及所得蓝藻饼的含水率。

测得4.0吨蓝藻泥能脱水分离出约2800l滤出液，剩余料液900l，实际减容率为61％；压滤所得蓝藻饼含水率为68％，蓝藻饼自动从板框机中脱落。所得藻饼干化后，vs/ts约为45％。所得蓝藻饼的低位发热值仅为370kcal/kg，影响后续的干化能耗和进一步资源化利用。

综上所述，本发明所采用的基于荚膜多糖软晶格热重排的蓝藻泥深度脱水方法，过滤助剂添加量少(少于蓝藻泥干重的15％,wt)，无需投入大量的石灰、粘土等调理剂，节省了成本的同时，还能降低蓝藻饼中的无机物含量，相对提高滤饼中有机质含量和热值，脱水和干化后有机物含量高(vs/ts>85％)，热值高，有助于拓展利用途径，提升后续资源化产品的质量。