壳聚糖生产废液的化处理
壳聚糖消费废液的资源化处理摘要：通过改良工艺流程，对壳聚糖消费中产生的废液综合治理，回收废液中的蛋白质和熟石灰，不仅解决了壳聚糖消费的环境保护难题，而且变废为宝，进步了经济效益。aH2回收率97%，蛋白质回收率90%，废液经VTBR二级生化处理-Fentn试剂氧化-反浸透除盐后出水D小于25g/L，浊度小于2NTU，可作为壳聚糖消费工艺洗涤水回用。关键词：壳聚糖废水处理回收利用中水回用壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂，由于其自身构造上的特点，在水处理中已展现了良好的应用前景。其在饮用水1及污水领域，如在对含重金属离子9、印染废水、乳化液6、食品加工7，8、城市生活污水5、有机酸10等废水进展处理时均展现了良好的处理效果。但壳聚糖消费时，产生的工艺废水的特征为四高：高酸浓度、高碱浓度、高无机盐主要是氯化钙等含量和高有机物主要是溶解性蛋白质、色素和脂肪等含量。导致壳聚糖消费工艺污染严重，同时大量有用资源被浪费。而目前所采用的污染治理方法不是处理本钱太高精细法，就是二次污染和资源浪费严重粗放法1、2.因此，本文对壳聚糖消费废液进展污染治理与综合利用的新工艺资源化处理工艺研究，调整和改良了壳聚糖的消费工艺流程，降低了酸碱消耗11，回收了氢氧化钙、蛋白质等有用物质，并使洗涤水回用，具有明显的环境和经济效益。1.改良的工艺流程设计原理：针对传统工艺中存在反响时间长、浓碱消耗大、废液污染环境等问题，本文设计一套新的工艺流程，提出在静态浸润条件下制备壳聚糖11，工艺流程示意图见图1.如图1所示，此工艺分为三个阶段，每个阶段可以在废水处理的同时回收有一定附加值的资源，具有明显的经济效益和环境效益。本文主要阐述在本工艺根底上，壳聚糖消费废液的综合利用。2.改良工艺分析2.1稀酸脱钙阶段此阶段的废液中主要污染物为稀盐酸和氯化钙，用脱乙酰后的废碱液来调节该稀酸液的pH使之大于12，要到达此pH值，一般要消耗50%的前述碱液，得大量aH2沉淀，收率97%.aH2/壳聚糖产率质量比为2.22：1.2.2稀碱脱蛋白阶段此阶段的污染物主要是NaH废液和蛋白质。有研究报道此阶段废水可以加碱后回用，继续脱蛋白2，但据本文在实际工厂考察，此局部出水D、SS分别高达12000g/L、2250g/L，假如回用将影响蛋白质脱除，因此本工艺对此局部废水加浓硫酸调pH=4后。图1壳聚糖改良工艺流程图Fig1TheFlhartftheIprvedraftrk加壳聚糖絮凝剂沉淀回收蛋白质，每吨废水可得1.8kg粗蛋白。其上清液D含量在4500g/L左右，采用VTBR二级生化-Fentn试剂氧化-反浸透除盐进展后续处理3.有关VTBR二级生化处理局部见另文发表出水D23.7g/L，浊度2NTU，可回用做为壳聚糖消费工序洗涤用水。2.3浓碱脱乙酰基阶段虽然在脱乙酰阶段，乙酰基的去除所消耗的氢氧化钠很少，不到氢氧化钠投加量的10%，但由于本工艺在浸润条件下脱乙酰，没有可别离碱液回用。但可将其通过洗涤稀释至5%左右，50%用于脱蛋白阶段，另外50%用于含a2+酸液中和。3.各阶段出水水质分析3.1脱钙后废水水质以5g蟹壳为计算基准，脱钙阶段消耗30L5%盐酸溶液。当将脱钙后的蟹壳粉用水洗涤至pH值6-7时，需要消耗80L水；向脱钙洗涤液中加90L脱乙酰后洗涤碱液，pH值=12.5，D为70g/L，废液量为200L.调其pH值为中性后除盐，含盐量氯化钠理论计算值为1.2%.出水由于D小于100g/L，不考虑进展生化处理，出水直接脱盐后回用。3.2脱蛋白废水水质以5g蟹壳为计算基准，脱蛋白阶段消耗20L5%氢氧化钠溶液。滤出的含蛋白碱煮液D=21715g/L，调pH值=4后加壳聚糖回收蛋白，上清液D=19109g/L；而后与100L脱蛋白洗涤液D=1665g/L混合，混合后废液D为4572g/L.此局部废水进VTBR二级生化处理，出水D=530g/L，废液量120L.本阶段反响没有新投加碱液，所用碱液是脱乙酰阶段回流碱液，所带入的盐份为此碱液被中和后硫酸钠盐，理论含量为1.3%4.3.3脱乙酰废液水质由于本阶段废液都被回用，故没有废液排放。其中废液中所含的蛋白质、醋酸钠含量很小，对废水的D及盐份含量波动的影响很小，故可忽略不计。3.4Fentn试剂氧化处理后水质由于含蛋白洗涤液经生化处理后D仍高达330g/L，带有一定的黄色。既没有到达国家排放标准，更不能回用洗涤。故采用Fentn试剂氧化，来做深度处理。经过反响条件的探索，得出可行性Fentn试剂投加方式：1%H2220L/L，5%FeS4120L/L，反响时间3小时，出水D=145g/L再做混凝D下降10个D，下降幅度不大，故不考虑再做混凝，溶液根本上呈无色透明状。3.5深度除盐处理后水质由于反浸透除盐技术已是很成熟的工艺。因此，不做深化讨论，仅给出反浸透除盐设备进、出水水质，供科研、工程人员参考。1脱钙洗涤液进脱盐设备前D=70g/L，废液量为403/t蟹壳，含盐率氯化钠1.2%.2脱蛋白洗涤液经生化、Fentn试剂氧化处理后出水D=145g/L，废液量为243/t蟹壳，含盐率硫酸钠1.3%.3两溶液混合后D为98g/L，含盐率1.3%，废液量为643/t蟹壳，此为脱盐设备进水水质。以目前传统的脱盐设备工作效率计算，经反浸透处理后，废液D去除率应在80%以上，废液中盐份去除率应在90%以上。脱盐后出水D小于25g/L，浊度小于2NTU，含盐率小于0.15%，可作为洗涤水回用。4.废液的资源化处理工艺利润分析1将脱乙酰废碱液用于氢氧化钙回收，产品均匀细腻。aH2/壳聚糖产率质量比为2.22：1，按大连鑫蝶壳聚糖厂年产量200吨计，可得aH2444吨年，按市场价工业级氢氧化钙1450元吨算，每年可的毛利64.4万元。2用壳聚糖絮凝下来的沉淀物，含有大量蛋白质及局部Na+、S42+及一些微量元素，可用来消费饲料蛋白。按大连鑫蝶壳聚糖厂年处理量52200吨废水，年产蛋白101.27吨。每吨粗蛋白按市场价5000元/吨计，那么年回收价值50.6万元。絮凝剂壳聚糖以市价7万元/吨计，年处理废水所需壳聚糖费用36.54万元。因此，用壳聚糖絮凝蛋白质处理废水的毛利为14万元。3洗涤水经深度处理后回用。30%H22以目前市场价格1400元/吨，工业级FeS4200元/吨计，Fentn试剂后续处理运行本钱0.933元/吨+1.2元/吨=2.11元/吨，与生化处理运行本钱以1元/吨计算和反浸透除盐运行本钱电费0.5元/吨+膜更换0.5元/吨合计后，总运行本钱不超过4元/吨。由于此处理后废水可作为洗涤水后用，故可节约工业用水费用2元/吨一般工业用水价格为6元/吨，在获得了经济效益的同时又做到了环保的双赢。5.结论本文针对壳聚糖消费过程中排放的废酸液、废碱液、氯化钙和蛋白质四大污染物，探索出一套壳聚糖消费废液的污染治理与综合利用新工艺。在消耗极低的本钱的情况下回收了蛋白质、氢氧化钙并且将消费排放的废液通过生化处理、Fentn试剂氧化、反浸透除盐使出水D小于25g/L，澄清透明，可作为工艺洗涤水回用，做到了经济与环保的双赢。参考文献1蒋挺大。壳聚糖。北京：化学工业出版社，2001：7-117.2曾德芳，余刚，张彭义等。天然有机高分子絮凝剂壳聚糖制备工艺的改良。J.环境科学，2002，3：123-125.3邵魏。味精废水工艺中的氨氮、硫酸根问题。J.工程与技术，1999，11：26-27.4魏复盛。水与环境环境监测分析方法。北京：中国环境科学出版社。1998：163-167.5汤烈贵，朱玉琴。可再生资源研究与开发的新动向。J.化工进展，1994，5：17-23.6Pintti，A.Effetfaluinusulfateandatiniplyeletrlytesnthedestabilizatinfeulsifiedastes.J.asteanageent，2001，216：535-542.7Pintti，A.ptiizatinftheflulatinstageinadelsystefafdeulsinasteusinghitsanasplyeletrlyte.J.JurnalfFdEngineering，1997，321：69-81.8Guerrer，L.PrtEinreveryduringtheveralltreatentfasteatersfrfish-ealfatries.J.BiresureTehnl-gy，1998，633：221-229.9LaurentDabies，ThierryVinent.Treatentfarseni-ntainingslutinsusinghitsanderivatives：uptakeehanisandsrptinperfranes.J.aterresearh，2002，36：3699-3710.10VShav，SyuBratskaya，VAAvaenk.InteratinfarbxyliAidsithhitsan：EffetfpKandHydrarbnhainLength.J.JurnalfllidandInterfaeSiene，2002，249：316321.11邢佶勇，张爱丽，周集体浸润法制备壳聚糖工艺的研究?化工进展?2022，23，12期，p1335-1345
