[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

说明书

本发明公开了南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，包括：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；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中反应生成氯化钙溶液、CO₂气体以及水；反应混合物将经过沉淀池P‑2进行初次分离，未反应的南海钙质砂回流至P‑1进行第二次反应生成氯化钙溶液，收集得到最终提取产物氯化钙溶液；将剩余混合物进入微滤系统P‑3进行分离和提纯，产物溶液将在酸碱中和反应器P‑6中反应；将CO₂气体通入跑道式藻类反应器P‑4通过自养和异养生长对生活污水进行净化处理。本发明能使用于生物水泥加固的碳酸钙晶型强度更高，分布更均匀；且零排放以及经济环保。

技术领域

本发明涉及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

背景技术

现今世界海岛建设方兴未艾，尤其是近几年我国投入巨资建设南海岛屿，这些岛屿位处偏远，建设所需的高质量材料匮乏，尤其是水泥柱的各种原料特别是氯化钙原料只能靠外部输送，如果从大陆运送则成本极高，如果能够低成本将当地的南海钙质砂中碳酸钙直接转化成氯化钙，就可以减少额外钙离子的使用，大大减少原材料以及运输成本。

而目前针对南海钙质砂中碳酸钙的转化仅限于采用传统的醋酸提取法：碳酸钙与醋酸需在较高温度(50℃)下进行反应，生成的钙离子主要以醋酸钙为主，该方法的缺点是用于生物水泥加固的碳酸钙晶型强度低。

此外，采用传统的醋酸提取法提取南海钙质砂中的钙离子，最终产物二氧化碳气体，直接排出或采用活性污泥进行处理，传统活性污泥法所产生污泥气味大，含有致病菌，需要特殊的掩埋方法，同时二氧化碳作为温室气体不可以随意排放，否则会对大气造成二次污染。

因此，亟需一种既能将南海钙质砂中碳酸钙直接转换成氯化钙，且用于生物水泥加固的碳酸钙晶型强度更高，又在环保角度上具有操作简便，副产物可以回收利用，零排放以及经济环保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。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，该工艺既能将南海钙质砂中碳酸钙直接转换成氯化钙，且用于生物水泥加固的碳酸钙晶型强度更高，又在环保角度上具有操作简便，副产物可以回收利用，零排放以及经济环保的优势。

本发明是通过以下技术方案实现：

南海钙质沙中钙离子提取与藻类污水处理综合利用工艺，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。

其中，步骤1)中，所述南海钙质砂的重量为800～1200kg；所述破碎后的南海钙质砂的粒径为0.5mm。将南海钙质砂破碎成小粒径颗粒，有助于提升反应效率。

其中，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。