[发明专利]南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺及其应用

权利要求书

1.南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)称量南海钙质砂进入碎石机P-5进行机械破碎成小粒径颗粒，得到破碎后的南海钙质砂；

2)稀盐酸与破碎后的南海钙质砂进入钙离子提取反应器P-1中进行第一次反应生成氯化钙溶液、二氧化碳气体以及水；

3)通过钙离子提取反应器P-1底部流出的反应混合物将进一步经过沉淀池P-2进行初次分离，未反应的南海钙质砂将通过重力沉降回流至钙离子提取反应器P-1进行第二次反应生成氯化钙溶液，收集该氯化钙溶液和步骤2)第一次反应生成氯化钙溶液为最终提取产物氯化钙溶液；

4)同时将剩余混合物进入微滤系统P-3进行进一步分离和提纯，通过微滤系统P-3之后的产物溶液将在酸碱中和反应器P-6中进行中和反应得到含有一定盐度的氯化钠溶液；

5)将步骤2)中钙离子提取反应器P-1生成的二氧化碳气体通入跑道式藻类反应器P-4通过自养生长和异养生长的交替培养模式对生活污水进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤1)中，所述南海钙质砂的质量为800～1200kg；所述破碎后的南海钙质砂的粒径为0.5mm。

3.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤2)中，所述稀盐酸的浓度为35～40％；所述稀盐酸与破碎后的南海钙质砂的质量比为2.0～2.5：1。

4.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤2)中，所述钙离子提取反应器P-1包括一个船用型螺旋桨以及两个拉什顿叶轮，在内部设置有用于温度控制的加热束和防止涡流产生的挡板，以及在底部设置为有助于产物流出的锥形。

5.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤3)中，所述通过钙离子提取反应器P-1底部流出的反应混合物为氯化钙、水、未反应的南海钙质砂、剩余稀盐酸以及胶状天然多糖类产物EPS。

6.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤3)中，所述氯化钙溶液中钙离子浓度的测试方法为：取50毫升离心管，加入30毫升去离子水和1毫升过滤后的溶液进行混合；白色碳酸钙晶体会在加入一定量的碳酸氢钠后形成，溶液过滤后白色碳酸钙固体将会留在滤纸上，将带有碳酸钙的滤纸放入60℃烘箱烘干6小时，1毫升碳酸钙固体的质量可以用滤纸过滤前后干重的差值得出；总碳酸钙含量g可以通过1毫升碳酸钙固体的质量g/mL乘以总过滤液量mL，总过滤量可以从步骤4)中获得；1mol碳酸钙中含有1mol的钙离子，所以钙离子的浓度可以通过总碳酸钙含量进行转化得出，即钙离子浓度(g/L)＝n_CaCO3×40g/mol。

7.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤4)中，所述通过微滤系统P-3之后的产物溶液为水，氯化钙以及少量稀盐酸；所述微滤系统P-3为滤膜系统；所述酸碱中和反应器P-6中的碱为氢氧化钠；所述含有一定盐度的氯化钠溶液的盐度为5～10g/LNaCl。

8.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤5)中，所述跑道式藻类反应器P-4的结构包括在池底铺上通入来自钙离子提取反应器P-1CO₂的导气管，池子尺寸自由设计。

9.根据权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，其特征在于，步骤5)中，所述自养生长和异养生长的反应式分别如下：

TN+TP+CO₂→Algae+O₂ 自养生长；

COD+TN+TP+O₂→Algae 异养生长。

10.如权利要求1所述的南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺在后续微生物加固南海钙质砂反应中的应用。