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CN111908590A - 一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备 - Google Patents

一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备 Download PDF

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CN111908590A CN202010666753.1A CN202010666753A CN111908590A CN 111908590 A CN111908590 A CN 111908590A CN 202010666753 A CN202010666753 A CN 202010666753A CN 111908590 A CN111908590 A CN 111908590A
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Abstract

本发明公开了一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备，涉及污水生化处理技术领域，为解决现有制备碳源用的葡萄糖原料，在酸法工艺条件下，主要采用盐酸或硫酸作为淀粉水解反应的催化剂，腐蚀性较高，容易影响设备的使用寿命的问题。步骤1：准备45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水，将其分别置入各自的储料桶内，其中葡萄糖溶液采用酸法工艺制作，原料为纯度较高的玉米淀粉，71％浓度草酸溶液和水；步骤2：通过储料桶一侧的计量泵和管道将各原料按组分输送至混料釜中；步骤3：利用混料釜内的搅拌机构完成物料的初溶以及混合工作，搅拌机构由电机驱动。

Description

一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备
技术领域
本发明涉及污水生化处理技术领域，具体为一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备。
背景技术
污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成生物膜法和活性污泥法稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。随着工业的日益繁荣和发展，污水成分也愈来愈复杂，原来的物理法、化学法远远不能满足污水处理需要，近几年，生化处理法已经运用到很多污水处理领域，它以耗能小，效率高、成本低、操作简单备受青睐，目前大多数污水脱氮工艺都采用碳源有机物类(如甲醇，乙醇，乙酸，乙酸钠，甘油等)和糖类物质(葡萄糖、蔗糖、木糖等)作为液体碳源。
现有制备碳源用的葡萄糖原料，在酸法工艺条件下，主要采用盐酸或硫酸作为淀粉水解反应的催化剂，腐蚀性较高，容易影响设备的使用寿命；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法及制备设备，以解决上述背景技术中提出的现有制备碳源用的葡萄糖原料，在酸法工艺条件下，主要采用盐酸或硫酸作为淀粉水解反应的催化剂，腐蚀性较高，容易影响设备的使用寿命的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：准备45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水，将其分别置入各自的储料桶内，其中葡萄糖溶液采用酸法工艺制作，原料为纯度较高的玉米淀粉，71％浓度草酸溶液和水；
步骤2：通过储料桶一侧的计量泵和管道将各原料按组分输送至混料釜中；
步骤3：利用混料釜内的搅拌机构完成物料的初溶以及混合工作，搅拌机构由电机驱动；
步骤4：从混料釜的取样口取出少量溶液，用专业仪器测出混合液纯度；
步骤5：待混合液纯度达标后，打开混料釜下端的出料阀，完成卸料，即可制得碳源。
优选的，所述步骤1中葡萄糖溶液的酸法工艺具体包括：
步骤1-1：首先将适量水倒入调浆罐中，在搅拌状态下加入玉米淀粉，继续加入90℃的水，使淀粉浓度达到22-24波美度后，加入71％浓度草酸溶液作为催化剂，使其水解糖化；
步骤1-2：将调浆溶液输送至加压糖化罐，逐渐增压，使罐内温度达到150℃，在升压过程中，每上升0.98X104PA时，需开启排气阀排出冷空气，直至出现白烟后重新关闭排气阀，如此往复，以达到要求温度，并及时测量罐内糖液的DE值，达到40时即可终止糖化；
步骤1-3：将糖化液从加压糖化罐导入冷却罐中，进行冷却，直至温度到达70-75℃；
步骤1-4：将冷却后的糖液导入中和反应釜，加入碳酸钙作为反应剂，使其生成草酸钙，继续往糖液中加入物质量0.25％的活性炭粉末，以及适量水溶液，混合搅拌，将PH值调节至4.5；
步骤1-5：将含有杂质的糖液压入压滤机内进行过滤处理，去除草酸钙和活性炭粉末，制得清澈的葡萄糖溶液。
优选的，所述步骤2中，需利用计量泵使45％浓度的葡萄糖溶液占比20-25％，粗甘油占比35％-40％，剩余为水，让质量综合达到100％。
一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，包括第一储料桶、第二储料桶、第三储料桶和混料釜，所述第一储料桶、第二储料桶和第三储料桶的一侧均设置有计量泵，所述混料釜的上端安装封盖，所述封盖的上端设置有伺服电机，所述伺服电机的一侧设置有进料口，且进料口与封盖为一体结构，所述混料釜的一侧设置有取样口，所述混料釜的下端设置有出料口，所述混料釜的下方固定安装有支撑腿，且支撑腿设置有三个。
优选的，所述第一储料桶、第二储料桶和第三储料桶通过计量泵和连接管道与混料釜的进料口相连通。
优选的，所述伺服电机通过电机支架与混料釜固定连接，所述伺服电机的输出端贯穿并延伸至混料釜的内部，且与混料釜的连接处安装有机械密封件，所述混料釜的内部设置有搅拌轴，所述伺服电机的输出端通过联轴器与搅拌轴固定连接，所述搅拌轴的外壁上固定安装有搅拌叶。
优选的，所述混料釜的内壁两侧均设置有折流板，且折流板与混料釜的内壁固定连接。
优选的，所述混料釜的进料口、出料口和取样口上均安装有阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在工艺方面，采用45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水作为碳源的制备原料，其中，葡萄糖溶液选用纯度较高的玉米淀粉，71％浓度草酸溶液和水作为原料，利用草酸溶液替代原有的盐酸或硫酸作为淀粉水解反应的催化剂，相比之下腐蚀性显著降低，即使糖化反应的连续加工设备采用普通不锈钢材质制作，也能显著提高使用寿命，内衬无需特化防腐处理，且草酸相比于盐酸或硫酸，在待加工前的储料和运输方面也更加方便，虽然草酸的催化效能没有盐酸或硫酸高，但因其分解复合反应少，所以可用更高的反应温度，以加快反应效能，在中和反应过程中，盐酸、硫酸和草酸会分别生成氯化钠、硫酸钙和碳酸钙，盐酸反应生成的氯化钠难以析出，虽对葡萄糖味觉影响不大，但会对其纯度产生影响，从而影响到碳源的使用效果，若想完全分离可通过将葡萄糖和氯化钠混合物溶于无水乙醇中，形成胶体后用半透膜渗析分离，成本较高，而硫酸反应生成的硫酸钙为晶体状沉淀物，易使管道结垢堵塞，且需要利用离子交换法去除，较为麻烦，草酸反应生成的碳酸钙为一种粉末状杂质，且不溶于水，在压滤过程中与活性炭粉末吸附滤出即可分离，生产效率高，且加工方式简单快捷。
2、在生产设备方面，与常规制备方法相比，将45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水分别装入各自的储料桶内，利用计量泵将物料集中输入混料釜内，在输料的同时完成物料的计量工作，有效的简化了生产工艺流程，节省了碳源的生产周期，使得碳源可批量生产，混料釜内壁设置有两块折流板，一方面起到了加固混料釜桶体，延长使用寿命的效果，另一方面，折流板的存在使物料在混合时产生乱流现像，彻底改变介质的流向，从而形成多向翻滚乱流，有效提高了混合均匀度，以及生产效率。
附图说明
图1为本发明的污水脱氮工艺用碳源制备方法流程示意图；
图2为本发明的葡萄糖制备方法流程示意图；
图3为本发明的污水脱氮工艺用碳源制备设备整体结构示意图；
图4为本发明的混料釜内部结构示意图；
图中：1、第一储料桶；2、第二储料桶；3、第三储料桶；4、计量泵；5、混料釜；6、封盖；7、进料口；8、伺服电机；9、取样口；10、出料口；11、支撑腿；12、阀门；13、电机支架；14、机械密封件；15、折流板；16、联轴器；17、搅拌轴；18、搅拌叶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：准备45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水，将其分别置入各自的储料桶内，其中葡萄糖溶液采用酸法工艺制作，原料为纯度较高的玉米淀粉，71％浓度草酸溶液和水；
步骤2：通过储料桶一侧的计量泵和管道将各原料按组分输送至混料釜中；
步骤3：利用混料釜内的搅拌机构完成物料的初溶以及混合工作，搅拌机构由电机驱动；
步骤4：从混料釜的取样口取出少量溶液，用专业仪器测出混合液纯度；
步骤5：待混合液纯度达标后，打开混料釜下端的出料阀，完成卸料，即可制得碳源。
进一步，所述步骤1中葡萄糖溶液的酸法工艺具体包括：
步骤1-1：首先将适量水倒入调浆罐中，在搅拌状态下加入玉米淀粉，继续加入90℃的水，使淀粉浓度达到22-24波美度后，加入71％浓度草酸溶液作为催化剂，使其水解糖化；
步骤1-2：将调浆溶液输送至加压糖化罐，逐渐增压，使罐内温度达到150℃，在升压过程中，每上升0.98X104PA时，需开启排气阀排出冷空气，直至出现白烟后重新关闭排气阀，如此往复，以达到要求温度，并及时测量罐内糖液的DE值，达到40时即可终止糖化；
步骤1-3：将糖化液从加压糖化罐导入冷却罐中，进行冷却，直至温度到达70-75℃；
步骤1-4：将冷却后的糖液导入中和反应釜，加入碳酸钙作为反应剂，使其生成草酸钙，继续往糖液中加入物质量0.25％的活性炭粉末，以及适量水溶液，混合搅拌，将PH值调节至4.5；
步骤1-5：将含有杂质的糖液压入压滤机内进行过滤处理，去除草酸钙和活性炭粉末，制得清澈的葡萄糖溶液。
进一步，步骤2中，需利用计量泵使45％浓度的葡萄糖溶液占比20-25％，粗甘油占比35％-40％，剩余为水，让质量综合达到100％。
一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，包括第一储料桶1、第二储料桶2、第三储料桶3和混料釜5，第一储料桶1、第二储料桶2和第三储料桶3的一侧均设置有计量泵4，计量泵4可以同时完成物料的输送、计量和调节的功能,从而简化生产工艺流程，混料釜5的上端安装封盖6，封盖6的上端设置有伺服电机8，伺服电机8用于驱动搅拌轴17旋转，达到混合物料的作用，伺服电机8的一侧设置有进料口7，且进料口7与封盖6为一体结构，混料釜5的一侧设置有取样口9，取样口9用于混料后，取出少量溶液，用仪器测出混合液纯度，混料釜5的下端设置有出料口10，混料釜5的下方固定安装有支撑腿11，且支撑腿11设置有三个，支撑腿11起到了支撑固定混料釜5的作用。
进一步，第一储料桶1、第二储料桶2和第三储料桶3通过计量泵4和连接管道与混料釜5的进料口7相连通，第一储料桶1、第二储料桶2和第三储料桶3分别用于储存45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水，计量泵4可以在输料的同时，完成物料的计量工作，有效的简化了生产工艺流程。
进一步，伺服电机8通过电机支架13与混料釜5固定连接，伺服电机8的输出端贯穿并延伸至混料釜5的内部，且与混料釜5的连接处安装有机械密封件14，混料釜5的内部设置有搅拌轴17，伺服电机8的输出端通过联轴器16与搅拌轴17固定连接，搅拌轴17的外壁上固定安装有搅拌叶18，伺服电机8能够驱动搅拌轴17以及其外壁的搅拌叶18旋转，以完成物料的初溶以及混合工作。
进一步，混料釜5的内壁两侧均设置有折流板15，且折流板15与混料釜5的内壁固定连接，折流板15一方面起到了加固混料釜5桶体，延长使用寿命的效果，另一方面，折流板15的存在使物料在混合时产生乱流现像，彻底改变介质的流向，从而形成多向翻滚乱流，有效提高了混合均匀度，以及生产效率。
进一步，混料釜5的进料口7、出料口10和取样口9上均安装有阀门12，阀门12用于控制进料口7、出料口10和取样口9的介质进出，在关闭时能够起到密封作用。
工作原理：使用时，将45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水分别置入第一储料桶1、第二储料桶2、第三储料桶3内，通过储料桶一侧的计量泵4和管道将各原料输送至混料釜5中，计量泵4可以在输料的同时，完成物料的计量工作，从而简化生产工艺流程，进入到混料釜5的物料会在搅拌轴17以及搅拌叶18的旋转作用混合，并与混料釜5内壁的折流板15配合，使物料在混合时产生乱流现像，彻底改变介质的流向，从而形成多向翻滚乱流，有效提高了混合均匀度，以及生产效率，混合完毕后可从取样口9取出少量溶液，用专业仪器测出混合液纯度，待纯度达标后，打开下端的出料阀，完成卸料，即可制得碳源。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备45％浓度的葡萄糖溶液、粗甘油和水，将其分别置入各自的储料桶内，其中葡萄糖溶液采用酸法工艺制作，原料为纯度较高的玉米淀粉，71％浓度草酸溶液和水；
步骤2：通过储料桶一侧的计量泵和管道将各原料按组分输送至混料釜中；
步骤3：利用混料釜内的搅拌机构完成物料的初溶以及混合工作，搅拌机构由电机驱动；
步骤4：从混料釜的取样口取出少量溶液，用专业仪器测出混合液纯度；
步骤5：待混合液纯度达标后，打开混料釜下端的出料阀，完成卸料，即可制得碳源。
2.根据权利要求1所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤1中葡萄糖溶液的酸法工艺具体包括：
步骤1-1：首先将适量水倒入调浆罐中，在搅拌状态下加入玉米淀粉，继续加入90℃的水，使淀粉浓度达到22-24波美度后，加入71％浓度草酸溶液作为催化剂，使其水解糖化；
步骤1-2：将调浆溶液输送至加压糖化罐，逐渐增压，使罐内温度达到150℃，在升压过程中，每上升0.98X104PA时，需开启排气阀排出冷空气，直至出现白烟后重新关闭排气阀，如此往复，以达到要求温度，并及时测量罐内糖液的DE值，达到40时即可终止糖化；
步骤1-3：将糖化液从加压糖化罐导入冷却罐中，进行冷却，直至温度到达70-75℃；
步骤1-4：将冷却后的糖液导入中和反应釜，加入碳酸钙作为反应剂，使其生成草酸钙，继续往糖液中加入物质量0.25％的活性炭粉末，以及适量水溶液，混合搅拌，将PH值调节至4.5；
步骤1-5：将含有杂质的糖液压入压滤机内进行过滤处理，去除草酸钙和活性炭粉末，制得清澈的葡萄糖溶液。
3.根据权利要求1所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，需利用计量泵使45％浓度的葡萄糖溶液占比20-25％，粗甘油占比35％-40％，剩余为水，让质量综合达到100％。
4.一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，包括第一储料桶(1)、第二储料桶(2)、第三储料桶(3)和混料釜(5)，其特征在于：所述第一储料桶(1)、第二储料桶(2)和第三储料桶(3)的一侧均设置有计量泵(4)，所述混料釜(5)的上端安装封盖(6)，所述封盖(6)的上端设置有伺服电机(8)，所述伺服电机(8)的一侧设置有进料口(7)，且进料口(7)与封盖(6)为一体结构，所述混料釜(5)的一侧设置有取样口(9)，所述混料釜(5)的下端设置有出料口(10)，所述混料釜(5)的下方固定安装有支撑腿(11)，且支撑腿(11)设置有三个。
5.根据权利要求4所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，其特征在于：所述第一储料桶(1)、第二储料桶(2)和第三储料桶(3)通过计量泵(4)和连接管道与混料釜(5)的进料口(7)相连通。
6.根据权利要求4所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，其特征在于：所述伺服电机(8)通过电机支架(13)与混料釜(5)固定连接，所述伺服电机(8)的输出端贯穿并延伸至混料釜(5)的内部，且与混料釜(5)的连接处安装有机械密封件(14)，所述混料釜(5)的内部设置有搅拌轴(17)，所述伺服电机(8)的输出端通过联轴器(16)与搅拌轴(17)固定连接，所述搅拌轴(17)的外壁上固定安装有搅拌叶(18)。
7.根据权利要求4所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，其特征在于：所述混料釜(5)的内壁两侧均设置有折流板(15)，且折流板(15)与混料釜(5)的内壁固定连接。
8.根据权利要求4所述的一种污水脱氮工艺用碳源的制备设备，其特征在于：所述混料釜(5)的进料口(7)、出料口(10)和取样口(9)上均安装有阀门(12)。
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