1.本技术涉及碳源制备技术领域，尤其是涉及一种基于固废处理的碳源制备方法。
背景技术：
2.赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥。因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每生产1吨氧化铝要排放1.0～1.8吨赤泥。中国作为氧化铝生产大国，随着赤泥的堆存量越来越大以及对环境造成的污染越来越严重，最大限度地资源化利用赤泥已刻不容缓。
3.而且，我国每年产生上千万吨工业废水，我国现行污水处理厂为有效去除生活污水中的氮、磷等元素，生活污水处理厂需要长期往污水中投加甲醇、葡萄糖、有机酸钠等有机碳源，需要消耗大量的有机碳源。因此，如何提高赤泥在污水处理上的利用率，是目前亟需解决的一大问题。
技术实现要素：
4.为了提高赤泥在污水处理上的利用率，本技术提供一种基于固废处理的碳源制备方法。
5.本技术提供的一种基于固废处理的碳源制备方法采用如下的技术方案：一种基于固废处理的碳源制备方法，包括以下步骤：步骤s1、通过水洗罐对赤泥原料进行水洗脱碱预处理，经过固液分离后得到水洗液和初脱碱赤泥；步骤s2、制备有机酸发酵物液；步骤s3、对初脱碱赤泥进行烘干处理；步骤s4、将烘干脱水后的初脱碱赤泥与所述有机酸发酵物液混合得到混合料液，将所述混合料液进行溶出并经过固液分离后得到溶出液和终脱碱赤泥；步骤s5、在分离后的溶出液中加入重金属离子调整剂混合，得到污水处理用的碳源。
6.通过采用上述技术方案，首先，对赤泥原料进行水洗预处理，实现对赤泥原料的初步脱碱，提高后续对赤泥的脱碱效率，而且，对固液分离后的初脱碱赤泥进行烘干，提高初脱碱赤泥的脱水效率和有效减少初脱碱赤泥的含水率，减少机酸发酵物液混发生稀释的可能，提高得到的混合料液的溶度，接着利用有机酸发酵物液中的有机酸对赤泥原料进行脱碱处理后，终脱碱赤泥能够用于土壤化复垦或生产水泥、砖等建材，提高赤泥的回收利用率，高压溶出得到的溶出液进一步经重金属离子溶出调整剂处理后，形成适用于污水处理的碳源，进一步提高赤泥在污水处理上的利用率。
7.优选的，在所述步骤s1中，先对赤泥原料进行粉碎处理。
8.通过采用上述技术方案，由于赤泥原料在堆放过程中会有板结现象，对结块的赤泥原料进行粉碎处理，提高赤泥原料的粉化度和颗粒度，从而提高赤泥原料与水的接触面
积，使得水能够全面接触到赤泥原料，进而提高对赤泥原料的初脱碱效率。
9.优选的，在所述步骤s1中，通过热水对赤泥原料进行水洗。
10.通过采用上述技术方案，采用热水对赤泥原料进行水洗，一方面，提高赤泥原料的活性，提高后续和有机酸发酵物液中的有机酸的反应效率；另一方面，通过热水对赤泥原料进行杀菌消毒处理，减少得到的初脱碱赤泥的含菌率，进而减少后续在和有机酸发酵物液混合的过程中，真菌/细菌影响有机酸发酵物液中的发酵物的活性。
11.优选的，在所述步骤s3中，初脱碱赤泥的烘干温度为100
°‑
300
°
。
12.通过采用上述技术方案，通过高温对初脱碱赤泥进行烘干作业，一方面，提高对初脱碱赤泥的烘干效率，一方面，对初脱碱赤泥进一步进行高温杀菌消毒处理，烘干后的初脱碱赤泥的含菌率，另一方面，进一步提高初脱碱赤泥的活性。
13.优选的，在所述步骤s1中，所述水洗装置包括水洗罐，水洗罐设置有进料仓、进液管和搅拌机构，所述搅拌机构包括内置于水洗罐且转动连接于水洗罐的搅拌轴、设置于搅拌轴以对水洗罐内的物料进行搅拌的搅拌杆以及驱动搅拌轴绕自身轴线转动的搅拌电机。
14.通过采用上述技术方案，赤泥原料通过进料仓进入水洗罐内，浸洗水通过进液管进入水洗罐内，水洗过程中，通过搅拌电机带动搅拌轴转动，从而带动搅拌杆在水洗罐内移动以对水洗罐内的物料进行搅拌打散作业，减少赤泥原料在水中发生结团的可能。
15.优选的，所述搅拌轴固定连接有位于搅拌杆上方的分料架，所述分料架铰接有若干个环绕搅拌轴的轴线分布的分料槽体，分料槽体的上部呈开口设置，分料槽体位于进料仓的落料口的下方，分料槽体的自由端具有出料口，所述水洗罐和分料架之间设置有驱动分料槽体摆动倒料的倒料驱动机构。
16.通过采用上述技术方案，赤泥原料通过进料仓的落料口掉至分料槽体内，搅拌轴转动带动分料架转动，分料槽体在跟随分料架转动的过程中，倒料驱动机构驱动分料槽体的自由端向下倾斜摆动，分料槽体内的赤泥原料逐渐从分料槽体的出料口滑落，使得赤泥原料分散在水洗罐周向的不同位置处，有效减少赤泥原料在水洗罐内发生堆积凝结成团的可能，且分料槽体逐渐倾斜，便于分料槽体内的赤泥原料进行完全倒料。
17.优选的，所述倒料驱动机构包括倒料气缸，倒料气缸的缸体铰接于分料架，倒料气缸的活塞杆铰接于分料槽体。
18.通过采用上述技术方案，通过倒料气缸的活塞杆伸缩实现分料槽体自由端的往复摆动，分料槽体绕搅拌轴的轴线转动一周的过程中，倒料气缸控制分料槽体的自由端逐渐向下摆动，使得赤泥原料均匀分散在水洗罐周向的不同位置处，分料槽体重新移动至位于进料仓的下方位置时，分料槽体快速摆动复位进行接料。
19.优选的，所述分料架包括同轴固定套设于搅拌轴的分料座、同轴套设于分料座的分料环以及若干个固定连接于分料座外侧壁和分料环内周壁之间的分隔条板，相邻两个分隔条板之间、分料环的内周壁和分料座的外侧壁之间形成安装腔，所述分料槽体呈扇环形设置且内置于安装腔，分料槽体铰接于分料环，所述倒料驱动机构包括固定连接于水洗罐内壁且位于分料架上方的驱动环、固定连接于分料槽体的触动杆、沿径向滑移连接于分料座的滑块、固定连接于滑块和分料槽体自由端之间的连接绳以及设置于滑块和分料座之间以迫使滑块朝靠近搅拌轴方向滑移的第一弹性件，驱动环正对进料仓的落料口处开设有断口，驱动环的内周壁自断口起始端向断口的终点端的曲率逐渐增大，触动杆抵接于驱动环
的内周壁。
20.通过采用上述技术方案，分料槽体在跟随分料架转动一周的过程中，分料槽体上的触动杆相对驱动环进行滑动，且由于驱动环的内周壁自断口起始端向断口的终点端的曲率逐渐增大，触动杆在驱动环内周壁的作用下逐步向靠近搅拌轴的轴线方向变化，使得分料槽体的自由端逐渐向下摆动倾斜，此时通过连接绳拉动滑块朝靠近分料环方向滑移，第一弹性件发生弹性形变具有弹性势能，分料槽体内的赤泥原料逐渐从分料槽体的出料口滑落，使得赤泥原料分散在水洗罐周向的不同位置处，有效减少赤泥原料在水洗罐内发生堆积凝结成团的可能，另外，分料槽体的自由端在向下摆动过程中，分料槽体的出料口与分料座的外侧壁之间的间隙逐渐增大，有效减少分料槽体的出料口因赤泥原料堆积而造成堵塞的可能，确保分料槽体顺利下料；当触动杆位于驱动环的断口终点端部位置时，分料槽体的摆动角度最大，将分料槽体内的赤泥原料全部倒出，触动杆移动至驱动环的断口处时，触动杆失去驱动环下端面的作用力，第一弹性件迫使滑块反向滑移复位，通过连接绳拉动分料槽体重新处于水平位置且位于进料仓的落料口下方进行接料作业，由进料仓的落料口掉下的赤泥原料从驱动环的断口处掉至分料槽体，分料槽体继续移动至触动杆抵接于驱动环断口的起始端下表面，分料槽体进行下一轮的摆动倒料作业。
21.优选的，所述分料座具有滑移腔，滑块内置于滑移腔，且滑块滑移连接于滑移腔，第一弹性件为内置于滑移腔的第一弹簧，第一弹簧的一端固定连接于滑移腔的内侧壁，第一弹簧的另一端固定连接于滑块，分料座的外侧壁开设有连通于滑移腔的穿绳孔，连接绳穿设于穿绳孔，穿绳孔的内周壁固定连接有套设于连接绳以对穿绳孔进行封堵的封堵海绵。
22.通过采用上述技术方案，第一弹簧和滑块均内置于滑移腔，且穿绳孔的内周壁固定连接有封堵海绵对穿绳孔进行封堵，有效减少赤泥原料粉屑通过穿绳孔进入滑移腔内而阻碍滑块滑移的可能，确保滑块能够顺利滑移。
23.优选的，所述搅拌杆的一端铰接于搅拌轴的外周壁，水洗罐和搅拌轴之间设置有驱动搅拌杆的自由端往复摆动的搅拌摆动机构，搅拌摆动机构包括同轴固定套设于搅拌轴的固定板、同轴滑移套设于搅拌轴的活动板、一端铰接于活动板且另一端铰接于搅拌杆的自由端的铰接杆以及驱动活动板沿搅拌轴轴向滑移的驱动组件。
24.通过采用上述技术方案，搅拌杆在搅拌轴的带动下绕水洗罐的周向进行移动，从而对水洗罐内的物料进行搅拌，同时，驱动组件带动活动板进行上下往复滑移运动，从而通过铰接杆带动搅拌杆的自由端进行上下摆动，铰接杆和搅拌杆共同对水洗罐内不同高度位置上的物料进行充分搅拌作业。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.首先，对赤泥原料进行水洗预处理，实现对赤泥原料的初步脱碱，提高后续对赤泥的脱碱效率，而且，对固液分离后的初脱碱赤泥进行烘干，提高初脱碱赤泥的脱水效率和有效减少初脱碱赤泥的含水率，减少机酸发酵物液混发生稀释的可能，提高得到的混合料液的溶度，接着利用有机酸发酵物液中的有机酸对赤泥原料进行脱碱处理后，终脱碱赤泥能够用于土壤化复垦或生产水泥、砖等建材，提高赤泥的回收利用率，高压溶出得到的溶出液进一步经重金属离子溶出调整剂处理后，形成适用于污水处理的碳源，进一步提高赤泥在污水处理上的利用率；
2.采用热水对赤泥原料进行水洗，一方面，提高赤泥原料的活性，提高后续和有机酸发酵物液中的有机酸的反应效率；另一方面，通过热水对赤泥原料进行杀菌消毒处理，减少得到的初脱碱赤泥的含菌率，进而减少后续在和有机酸发酵物液混合的过程中，真菌/细菌影响有机酸发酵物液中的发酵物的活性；3.赤泥原料通过进料仓的落料口掉至分料槽体内，搅拌轴转动带动分料架转动，分料槽体在跟随分料架转动的过程中，倒料驱动机构驱动分料槽体的自由端向下倾斜摆动，分料槽体内的赤泥原料逐渐从分料槽体的出料口滑落，使得赤泥原料分散在水洗罐周向的不同位置处，有效减少赤泥原料在水洗罐内发生堆积凝结成团的可能。
附图说明
26.图1是实施例1中水洗罐的整体结构示意图。
27.图2是实施例1中水洗罐的内部结构示意图。
28.图3是实施例1中分料架的结构示意图。
29.图4是实施例1中倒料驱动机构的结构示意图。
30.图5是实施例2中水洗罐的内部结构示意图。
31.图6是实施例2中倒料驱动机构的结构示意图。
32.图7是实施例2中驱动环的结构示意图。
33.附图标记说明：1、水洗罐；11、排料管；12、排液管；2、进料仓；21、粉碎辊；3、进液管；31、旋转接头；4、搅拌机构；41、搅拌轴；42、搅拌电机；43、搅拌杆；5、分料架；51、分料座；511、滑移腔；512、排水孔；513、封堵海绵；52、分料环；521、安装板；53、分隔条板；54、分料槽体；6、倒料驱动机构；61、驱动环；62、触动杆；63、滑块；64、连接绳；65、第一弹簧；7、搅拌摆动机构；71、固定板；72、活动板；73、铰接杆；74、驱动组件；741、限位环；742、驱动杆；743、第二弹簧。
具体实施方式
34.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
35.实施例1：本技术实施例公开一种基于固废处理的碳源制备方法，包括以下步骤：步骤s1、通过水洗罐1对赤泥原料进行水洗脱碱预处理，经过固液分离后得到水洗液和初脱碱赤泥。在本实施例中，参照图1、图2，水洗罐1设置有进料仓2、进液管3和搅拌机构4，进料仓2上部呈开口设置，进料仓2固定连接于水洗罐1的顶壁，进料仓2连通于水洗罐1内腔。进料仓2内转动连接有一对粉碎辊21，由于赤泥原料在堆放过程中会有板结现象，通过粉碎辊21对结块的赤泥原料进行粉碎处理，提高赤泥原料的粉化度和颗粒度。
36.搅拌机构4包括内置于水洗罐1且同轴转动连接于水洗罐1顶壁的搅拌轴41、设置于搅拌轴41以对水洗罐1内的物料进行搅拌的搅拌杆43以及驱动搅拌轴41绕自身轴线转动的搅拌电机42。搅拌轴41具有进液通道，进液通道连通于水洗罐1的内腔，搅拌轴41的上部通过旋转接头31连接于进液管3，进液管3连通于进液通道，进液管3将热水通过进液通道输送至水洗罐1内。搅拌电机42固定连接于水洗罐1顶部外壁，搅拌电机42的输出轴通过齿轮传动方式带动搅拌轴41转动。
37.参照图2、图3，搅拌轴41的上部固定连接有位于搅拌杆43上方且内置于水洗罐1的分料架5，分料架5包括同轴固定套设于搅拌轴41的分料座51、同轴套设于分料座51的分料环52以及若干个固定连接于分料座51外侧壁和分料环52内周壁之间的分隔条板53。分料座51的上表面呈锥形设置，有效减少物料堆积于分料座51的上表面，分隔条板53的长度方向平行于分料座51的径向。相邻两个分隔条板53之间、分料环52的内周壁和分料座51的外侧壁之间形成扇环形的安装腔，分料架5设置有内置于安装腔的分料槽体54，分料槽体54的面积尺寸小于安装腔的面积尺寸，分料槽体54的上部呈开口设置，分料槽体54位于进料仓2的落料口的下方，分料槽体54铰接于分料环52的内周壁，分料槽体54靠近分料座51的一端为自由端，分料槽体54的自由端具有出料口。
38.参照图3、图4，水洗罐1和分料架5之间设置有驱动分料槽体54摆动倒料的倒料驱动机构6，分料环52的下端面固定连接有安装板521，在本实施例中，倒料驱动机构6为倒料气缸，倒料气缸的数量和分料槽体54的数量一一对应，倒料气缸的缸体铰接于安装板521，倒料气缸的活塞杆铰接于分料槽体54的底部外壁。初始状态，分料槽体54呈水平设置，分料座51的外侧壁将分料槽体54的出料口封堵，分料槽体54绕搅拌轴41的轴线转动一周的过程中，倒料气缸的活塞杆收缩控制分料槽体54的自由端逐渐向下摆动，使得分料槽体54的出料口打开，使得分料槽体54内的赤泥原料从分料槽体54的自由端掉出，均匀分散在水洗罐1周向的不同位置处，且分料槽体54的出料口逐渐增大有效减少分料槽体54的出料口因赤泥原料堆积而发生堵塞的可能，当分料槽体54重新移动至位于进料仓2的下方位置时，倒料气缸的活塞杆快速伸长使得分料槽体54快速摆动复位进行接料。
39.参照图1、图2，搅拌杆43设置有多根，搅拌杆43的一端铰接于搅拌轴41的外周壁，水洗罐1和搅拌轴41之间设置有驱动搅拌杆43的自由端往复摆动的搅拌摆动机构7。搅拌摆动机构7包括同轴固定套设于搅拌轴41的固定板71、同轴滑移套设于搅拌轴41的活动板72、一端铰接于活动板72且另一端铰接于搅拌杆43的自由端的铰接杆73以及驱动活动板72沿搅拌轴41轴向滑移的驱动组件74。驱动组件74包括固定连接于水洗罐1内周壁的限位环741、固定连接于活动板72的驱动杆742以及设置于活动板72和固定板71之间以迫使驱动杆742的端部抵接于限位环741下端面的第二弹性件。限位环741的下端面呈波浪状设置以形成限位齿带，第二弹性件为套设于搅拌轴41的第二弹簧743，第二弹簧743的一端固定连接于固定板71，第二弹簧743的另一端固定连接于活动板72。
40.搅拌杆43在搅拌轴41的带动下绕水洗罐1的周向进行移动，从而对水洗罐1内的物料进行搅拌，同时，驱动杆742在第二弹簧743的作用下始终抵接于限位环741的限位齿带，在驱动杆742相对限位环741进行移动的过程中，限位齿带上的齿槽和齿凸不断变化以及第二弹簧743的共同作用下，驱动杆742带动活动板72进行上下往复滑移运动，从而通过铰接杆73带动搅拌杆43的自由端进行上下摆动，铰接杆73和搅拌杆43共同对水洗罐1内不同高度位置上的物料进行充分搅拌作业。
41.水洗罐1的底部固定连接有排料管11，水洗罐1的侧壁下部固定连接有排液管12，排液管12内置有过滤网（图中未显示），排料管11和排液管12均设置有控制阀。对赤泥原料进行搅拌水洗后，通过排液管12将水洗液排出，通过排料管11将初脱碱赤泥排出。
42.步骤s2、制备有机酸发酵物液，将含纤维素和/或淀粉的原料与含水溶剂混合后进行酶解得到酶解溶液，将酶解溶液与产酸微生物混合通过发酵罐进行发酵培养得到含有机
酸的有机酸发酵物液。其中，含纤维素和/或淀粉的原料可以是小麦、玉米、甘蔗等，针对含纤维素的原料，酶解所用的酶采用纤维素酶和/或半纤维素酶，针对含淀粉的原料，酶解所用的酶采用淀粉酶。产酸微生物选用可以利用酶解浆液中的糖类物质进行定向生物转化形成有机酸的菌种，具体地，产酸微生物可以采用草酸青霉、黑曲霉、嗜酸乳杆菌、葡萄糖醋杆菌和丁酸梭菌中的一种或多种。
43.步骤s3、对初脱碱赤泥进行烘干处理，初脱碱赤泥通过烘干机进行高温烘干，其中，对初脱碱赤泥的烘干温度为100
°‑
300
°
，通过高温对初脱碱赤泥进行烘干作业，一方面，提高对初脱碱赤泥的烘干效率，一方面，对初脱碱赤泥进一步进行高温杀菌消毒处理，烘干后的初脱碱赤泥的含菌率，另一方面，进一步提高初脱碱赤泥的活性。
44.步骤s4、将烘干脱水后的初脱碱赤泥与有机酸发酵物液混合得到混合料液，将混合料液通过溶出罐进行高压溶出并经过固液分离后得到溶出液和终脱碱赤泥；步骤s5、在分离后的溶出液中加入重金属离子调整剂和cod调整剂混合，得到污水处理用的碳源；其中，重金属离子溶出调整剂可以采用na2co3、co2、nahco3、caco3和二甲基二硫代氨基甲酸钠中一种或多种，cod调整剂可以采用淀粉、葡萄糖、蔗糖、动物油、植物油、琥珀酸、柠檬酸、乳酸、乙酸、琥珀酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、乙酸盐、甲醇和乙醇中的一种或多种。
45.本技术实施例一种基于固废处理的碳源制备方法的实施原理为：首先，对赤泥原料进行水洗预处理，实现对赤泥原料的初步脱碱，提高后续对赤泥的脱碱效率，而且，对固液分离后的初脱碱赤泥进行烘干，提高初脱碱赤泥的脱水效率和有效减少初脱碱赤泥的含水率，减少机酸发酵物液混发生稀释的可能，提高得到的混合料液的溶度，接着利用有机酸发酵物液中的有机酸对赤泥原料进行脱碱处理后，终脱碱赤泥能够用于土壤化复垦或生产水泥、砖等建材，提高赤泥的回收利用率，高压溶出得到的溶出液进一步经重金属离子溶出调整剂处理后，形成适用于污水处理的碳源，进一步提高赤泥在污水处理上的利用率。
46.实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于，参照图5、图6，分料座51具有沿径向延伸的滑移腔511，分料座51的外侧壁开设有连通于滑移腔511的穿绳孔，分料座51的下端面开设有连通于滑移腔511的排水孔512。倒料驱动机构6包括同轴固定连接于水洗罐1内壁且位于分料架5上方的驱动环61、固定连接于分料槽体54的内腔底壁的触动杆62、内置于滑移腔511且滑移连接于滑移腔511的滑块63、固定连接于滑块63和分料槽体54自由端之间的连接绳64以及设置于滑块63和分料座51之间以迫使滑块63朝靠近搅拌轴41方向滑移的第一弹性件。
47.参照图6、图7，驱动环61正对进料仓2的落料口处开设有断口，驱动环61的内周壁自断口起始端向断口的终点端的曲率逐渐增大，使得驱动环61沿径向的宽度尺寸自断口起始端向断口的终点端逐渐增大。触动杆62抵接于驱动环61的内周壁，连接绳64穿设于穿绳孔，穿绳孔的内周壁固定连接有套设于连接绳64以对穿绳孔进行封堵的封堵海绵513。第一弹性件为内置于滑移腔511的第一弹簧65，第一弹簧65的一端固定连接于滑移腔511的内侧壁，第一弹簧65的另一端固定连接于滑块63。装料后，分料槽体54处于水平状态。
48.实施例2的实施原理为：分料槽体54在跟随分料架5转动一周的过程中，分料槽体54上的触动杆62相对驱动环61进行滑动，且由于驱动环61的内周壁自断口起始端向断口的
终点端的曲率逐渐增大，触动杆62在驱动环61内周壁的作用下逐步向靠近搅拌轴41的轴线方向摆动，使得分料槽体54的自由端逐渐向下摆动倾斜，此时通过连接绳64拉动滑块63朝靠近分料环52方向滑移，第一弹簧65发生弹性形变具有弹性势能，分料槽体54内的赤泥原料逐渐从分料槽体54的出料口滑落，使得赤泥原料分散在水洗罐1周向的不同位置处，有效减少赤泥原料在水洗罐1内发生堆积凝结成团的可能，另外，分料槽体54的自由端在向下摆动过程中，分料槽体54的出料口与分料座51的外侧壁之间的间隙逐渐增大，有效减少分料槽体54的出料口因赤泥原料堆积而造成堵塞的可能，确保分料槽体54顺利下料；当触动杆62位于驱动环61的断口终点端部位置时，分料槽体54的摆动角度最大，将分料槽体54内的赤泥原料全部倒出，触动杆62移动至驱动环61的断口处时，触动杆62失去驱动环61下端面的作用力，第一弹性件迫使滑块63反向滑移复位，通过连接绳64拉动分料槽体54重新处于水平位置且位于进料仓2的落料口下方进行接料作业，由进料仓2的落料口掉下的赤泥原料从驱动环61的断口处掉至分料槽体54，分料槽体54继续移动至触动杆62抵接于驱动环61断口的起始端下表面，分料槽体54进行下一轮的摆动倒料作业。
49.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。