[发明专利]一种高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法及装置

权利要求书

1.一种高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将剩余污泥输送至阳离子交换树脂反应器中，通过表面活性剂强化阳离子交换树脂法优化提取胞外聚合物，使得大量胞外聚合物溶解于水中；

步骤S2：步骤S1中得到的含有大量溶解态的胞外聚合物的污泥进入微滤膜组件中进行分离处理，截留排出污泥中的悬浮物，得到含溶解态的胞外聚合物滤液；

步骤S3：将步骤S2得到的胞外聚合物溶液输送至多级膜组件中进行过滤处理，当所述多级膜组件采用超滤/超滤集成膜组件时，可依次使高分子量胞外聚合物和低分子量胞外聚合物得到浓缩和纯化，进而分离出不同分子量范围的胞外聚合物；

步骤S4：将步骤S3过滤产生的滤出液输送至以肥料作为驱动剂的正渗透膜组件中进行过滤，截留去除滤出液中有毒有害污染物，并得到含有肥料的汲取液，所述汲取液可直接用于水肥一体化灌溉或无土栽培。

2.根据权利要求1所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法，其特征在于，步骤S3中所述多级膜组件为微滤/超滤集成膜组件，当所述多级膜组件采用微滤/超滤集成膜组件时，向胞外聚合物溶液中加入高价金属离子，以形成高价金属离子水溶液环境，多糖从溶解态转变为胶体态，进而分离并回收胞外聚合物溶液中的多糖和蛋白质。

3.根据权利要求2所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法，其特征在于，所述高价金属离子为钙离子、镁离子、铁离子、铝离子。

4.根据权利要求1所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法，其特征在于，步骤S4中，将步骤S3过滤产生的滤出液输送至以肥料作为驱动剂的正渗透膜组件中进行过滤，截留去除滤出液中有毒有害污染物，其中，所述肥料为水溶性肥料，且所述有毒有害污染物包括重金属离子和抗生素。

5.根据权利要求1所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化方法，其特征在于，所述胞外聚合物中的物质包括多糖与蛋白质。

6.一种高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化装置，其特征在于：所述装置包括阳离子交换树脂反应器、微滤膜组件、多级膜组件以及正渗透膜组件，其中，所述微滤膜组件分别与所述阳离子交换树脂反应器以及多级膜组件相连通，且所述多级膜组件还与所述正渗透膜组件相连，所述多级膜组件为超滤/超滤集成膜组件或微滤/超滤集成膜组件；将剩余污泥输送至所述阳离子交换树脂反应器中，通过表面活性剂强化阳离子交换树脂法优化提取胞外聚合物，使得大量胞外聚合物溶解于水中；将含有大量溶解态的胞外聚合物的污泥进入所述微滤膜组件中进行分离处理，截留排出污泥中的悬浮物，得到含溶解态的胞外聚合物滤液；然后将胞外聚合物溶液输送至所述多级膜组件中进行过滤处理，当所述多级膜组件为超滤/超滤集成膜组件时，可依次使高分子量胞外聚合物和低分子量胞外聚合物得到浓缩和纯化，进而分离出不同分子量范围的胞外聚合物；过滤产生的滤出液输送至以肥料作为驱动剂的正渗透膜组件中进行过滤，截留去除滤出液中有毒有害污染物。

7.根据权利要求6所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化装置，其特征在于，所述多级膜组件为超滤/超滤集成膜组件，且所述超滤/超滤集成膜组件中超滤膜的截留分子量为1～500kDa。

8.根据权利要求7所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化装置，其特征在于，所述超滤/超滤集成膜组件中超滤膜为平板膜或中空纤维膜中任意一种，且所述超滤/超滤集成膜组件中超滤膜的过滤方式为死端方式或扫流方式。

9.根据权利要求6所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化装置，其特征在于，所述多级膜组件为微滤/超滤集成膜组件，其中：

所述微滤/超滤集成膜组件中微滤膜为平板膜或中空纤维膜中任意一种，且所述微滤/超滤集成膜组件中微滤膜的过滤方式为死端方式或扫流方式；

所述微滤/超滤集成膜组件中超滤膜为平板膜或中空纤维膜中任意一种，且所述微滤/超滤集成膜组件中超滤膜的过滤方式为死端方式或扫流方式。

10.根据权利要求6-9中任一所述的高附加值胞外聚合物回收的无污染集成化装置，其特征在于，所述微滤膜组件中微滤膜为平板膜或中空纤维膜，且所述微滤膜组件中微滤膜的过滤方式为死端方式或扫流方式，所述微滤膜组件中微滤膜的膜孔径为0.1～8μm。