一种甲壳素生产过程中废碱液的循环利用方法技术

一种甲壳素生产过程中废碱液的循环利用方法，涉及食品加工过程废水处理及综合利用技术领域。本方法以生产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，经不锈钢膜过滤、纳滤步骤得到清洁的碱液，可重复利用。不锈钢膜过滤及纳滤产生的浓缩液合并后中和，经喷雾干燥或滚筒干燥得到高蛋白饲料添加剂。与现有的废碱液处理方法相比，本发明专利技术的方法完成了废碱液的回收利用及有效成分综合利用，无碱液排放到环境中去；分离纯化工艺简单、合理，工序短，操作方便，碱回收率高、品质好；使用不锈钢膜分离系统耦合纳滤分离系统，具有运行成本低、过滤精度高、浓缩倍数高、浓缩液浓度高等优点，有利于浓缩液固化生产高蛋白饲料添加剂，避免了二次污染。

Method for recycling waste liquid in the production process of chitin

Method for recycling waste liquid in the production of chitin, involving food processing wastewater treatment and comprehensive utilization technology. The method to produce chitin removal of waste lye generated in the process of protein as raw material, clean the lye by stainless steel membrane filtration, nanofiltration step, reusable. The concentrated liquid produced by the filtration of the stainless steel membrane and the nanofiltration process are neutralized in combination, and the high protein feed additive is obtained by spray drying or roller drying. Compared with the treatment of the existing methods, the method of the invention completes the recycling waste lye recycling and effective ingredients, no alkali discharge to the environment; the separation and purification process is simple and reasonable, short process, convenient operation, high alkali recovery rate and good quality; the use of stainless steel membrane separation system coupling nanofiltration separation system that has low operation cost, high filtration precision, high concentration, high concentration of concentrated liquid, to concentrate the curing production of high protein feed additive, avoid pollution two.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了，属于食品加 工过程废水处理及综合利用

技术介绍
甲壳素是医药、食品行业的重要原料，工业上一般都是采用虾、蟹等甲 壳类生物的壳作为原料，通过生物法或化学法进行脱蛋白和酸脱钙工艺，生 产原料甲壳素。近年来由于其加工过程产生大量的废水，在很多国家其生产 受到限制，市场供应量急剧下降，市场供不应求，价格逐渐升高。目前上规 模的甲壳素加工厂，主要采用传统酸碱工艺生产甲壳素，产生大量的废水。 由于废水中含有大量的蛋白质、酸、碱、钙等，其废水处理难度相当大，处 理费用相当高。另一方面，废水中的大量蛋白质、残留的碱等有用成份在污 染环境的同时也造成了巨大的资源浪费。国内对于甲壳素工厂废水常规的处理方法是将废酸和废碱液集中，经格 栅后混合，再经自然沉淀、聚合氯化铝或聚合硫酸铁及聚丙烯酰胺絮凝、废水再用厌氧或好氧方法来处理，经治理后的出水COD —般在1000 mg/L以 上,不能达到国家的污水排放标准。同时，由于高浓度酸碱中和后形成的高盐度废水，用一般的生化方法根 本无法进行处理，大量的生产厂家因为没有办法处理此类废水，大都是直接 排放到环境中去，形势相当严峻。不仅给生态环境带来致死性破坏，同时也 使这些企业面临关停的境遇。目前甲壳素工业生产废水的另一个主要问题是传统废水处理技术，仅仅 是处理，而废水中含有的可回收的各种有用成份，基本上被白白地消耗掉， 不仅浪费资源，而且处理费用和难度都相当高。尽管目前国内外也有一些有 关甲壳素生产废水中蛋白质或虾青素回收的研究，但是研究几乎都是停留在 实验室阶段，而且没有关注提取后废水的处理问题，不能对残留的大量的高 浓度废酸或废碱进行回收利用，因此原料消耗很高，生产成本和资源浪费都 相当严重。目前发达国家因为环保问题，大都已经停止生产甲壳素。生产甲壳素的 少数发达国家和印度等发展中国家对于甲壳素的生产方式(脱钙脱蛋白)研 究较多的是利用微生物发酵法脱钙脱蛋白，但脱钙和脱蛋白不完全，最后还 需要进一步用酸碱法处理，才能得到甲壳素。对于产生的酸碱废水，仍然利3用与国内相似的传统方法进行处理，甚至直接排放。甲壳素生产的废水混合在一起处理，不仅没有办法达标，同时也没有任 何有用成分可以回收利用，因此是没有任何前途的。只有将废酸液和废碱液 分别收集，分别处理，回收有用成分，回用酸、碱，减少废水量，才是根本 之办法。将甲壳素生产过程的先碱煮再酸浸工艺中产生的废碱液和脱钙废液 分别收集，并通过日益发展的膜分离技术来回收碱及蛋白质等成分； 一般清 洗废水可以通过常规污水处理进行回用，是实现甲壳素生产废水资源高效利 用和降污减排甚至微排这一目的的有效途径。目前国内外没有关于膜法处理生产甲壳素工艺废碱液的报道，目前仅有 的极少量研究也仅限于部分降低COD指标等单纯目的中，没有对有效成份的回收、回用与降低COD和色度等排污指标等进行并题处理。综上所述，现有甲壳素生产过程废碱水的处理方法粗放、处理成本高、处 理难度大、处理后不能达标排放，同时造成大量资源浪费，提高了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有处理方法存在的缺陷而提供一种工艺 合理、操作简单、经济价值高、环保意义大的甲壳素生产过程废碱液的循环利 用方法。本专利技术的技术方案 ，以生 产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，经不锈钢膜过滤、纳滤步骤 后得到清洁的碱液；不锈钢膜过滤及纳滤产生的浓縮液合并后中和，经喷雾干 燥或滚筒干燥得到高蛋白饲料或饲料添加剂；工艺步骤如下(1) 原料以生产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，废碱液 中氢氧化钠质量浓度1%-8%，蛋白质质量浓度0.3%-5%，总固形物质量浓度在 2%-12%;(2) 保安过滤将脱蛋白工艺中产生的废碱液泵入保安过滤器进行过滤，保安过滤器滤膜为60目-180目；(3) 不锈钢膜过滤将保安过滤器过滤后得到的滤液，直接泵入不锈钢膜过滤系统，使保安过滤后的料液在膜系统内进行过滤，滤液进入滤液储罐，浓縮液进入浓縮液储罐；不锈钢膜过滤的工艺参数为操作温度10 9(TC，操作压力0.05 0.8MPa，过滤方式为错流过滤或死端过滤，膜表面流速为l~10m/s，膜 过滤通量为10 600Lm—V1，浓縮倍数为1 60倍；(4) 冷却将不锈钢膜过滤后的滤液冷却至6(TC以下；(5) 纳滤将冷却至6(TC以下的不锈钢膜滤液泵入纳滤系统，使料液在纳滤系统内过滤，滤液进入产品罐，浓缩液排入浓縮液储罐；系统操作参数为操作温度10 6(TC，操作压力0.1 4MPa，过滤方式为错流过滤，膜表面流速为0.5 10m/s，膜过滤通量为5 50Lm-V1,浓縮倍数为1 100倍；(6)干燥将储存在浓縮液储罐中的不锈钢膜超滤系统浓縮液及纳滤系统 浓縮液混合后并用稀酸或用甲壳素脱钙产生的废酸液中和至中性；中和后的混 合浓縮液经喷雾干燥或滚筒干燥后得到固体物质，作为饲料或饲料添加剂。所采用的不锈钢膜系统设备参数为不锈钢膜分离系统包括不锈钢膜元件、 循环泵、换热器、仪表、电气、控制系统；不锈钢膜元件包括膜支撑层、膜层， 其中膜支撑层的材质为316L不锈钢，膜层的材质为铝氧化物或钛氧化物或锆氧 化物；不锈钢膜元件的结构为管式膜，膜内径为10 18.3mm，外径为12 22mm， 膜管壁厚度为1 3mm，膜平均孔径为20 200nm。所采用的纳滤系统设备参数为纳滤膜分离系统包括纳滤膜元件、循环泵、 换热器、仪表、电气、控制系统；纳滤膜元件为巻式有机膜，膜材料为复合高 分子材料，膜的pH耐受范围0 14，最高可耐受质量浓度20。/。的NaOH溶液， 膜的截留分子量为100 350Da。本专利技术的有益效果本专利技术采用不锈钢膜(Stainless steel membrane)和纳滤膜(Nanofiltration membrane)，将甲壳素生产过程中废碱液经或未经保安预过滤器后直接进入不 锈钢膜分离系统，滤液直接进入滤液罐储存并降温，然后直接进入纳滤膜分离 系统，得到千净的NaOH溶液。不锈钢膜和纳滤膜两道膜过滤后的浓縮液经稀 酸中和后，直接经过喷雾干燥或滚筒干燥器固化成无抗高蛋白词料或词料添加 剂。本专利技术与现有废水处理方法相比，本专利技术既解决了生产过程中的废水处理 难的问题和环境污染问题，同时达到了资源化回收利用的经济目的。本专利技术的 分离纯化工艺简单、合理，单元操作方便，分离得到的碱液清洁、纯度高、回 收率高；使用不锈钢膜分离系统一次性投资成本低，膜寿命长，可达10年以上， 具有运行成本低、过滤精度高、浓縮倍数高、浓縮液浓度高等优点；使用的纳 滤膜具有良好的耐碱性能和机械强度，膜寿命长，运行成本低，分离精度非常 高，浓縮倍数高，浓縮液浓度高，有利于浓縮液固化资源化利用。 附图说明图1甲壳素生产过程中废碱液的循环利用工艺流程框图。具体实施方式 实施例1以生产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，废碱液中氢氧化钠 质量浓度1%-8%，蛋白质质量浓度0.3%-5%，总固形物质量浓度在2%-12%。 废碱液经60-180目保安过滤器过滤后进入不锈钢膜元件，料液温度为60 70°C，操作压力为0.3 0.4MPa，膜表面流速为3 5.5m/s，膜平均通量300Lm—V1，浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲壳素生产过程中废碱液的循环利用方法，其特征是以生产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，经不锈钢膜过滤、纳滤步骤后得到清洁的碱液；不锈钢膜过滤及纳滤产生的浓缩液合并后中和，经喷雾干燥或滚筒干燥得到高蛋白饲料或饲料添加剂；工艺步骤如下：　（１）原料：以生产甲壳素时脱蛋白工艺中所产生的废碱液为原料，废碱液中氢氧化钠质量浓度１％－８％，蛋白质质量浓度０．３％－５％，总固形物质量浓度在２％－１２％；　（２）保安过滤：将脱蛋白工艺中产生的废碱液泵入保安过滤器进行过 滤，保安过滤器滤膜为６０目－１８０目；　（３）不锈钢膜过滤：将保安过滤器过滤后得到的滤液，直接泵入不锈钢膜过滤系统，使保安过滤后的料液在膜系统内进行过滤，滤液进入滤液储罐，浓缩液进入浓缩液储罐；不锈钢膜过滤的工艺参数为：操作温度１０～ ９０℃，操作压力０．０５～０．８ＭＰａ，过滤方式为错流过滤或死端过滤，膜表面流速为１～１０ｍ／ｓ，膜过滤通量为１０～６００Ｌｍ↑［－２］ｈ↑［－１］，浓缩倍数为１～６０倍；　（４）冷却：将不锈钢膜过滤后的滤液冷却至６０℃以下；　 （５）纳滤：将冷却至６０℃以下的不锈钢膜滤液泵入纳滤系统，使料液在纳滤系统内过滤，滤液进入产品罐，浓缩液排入浓缩液储罐；系统操作参数为：操作温度１０～６０℃，操作压力０．１～４ＭＰａ，过滤方式为错流过滤，膜表面流速为０．５～１０ｍ／ｓ，膜过滤通量为５～５０Ｌｍ↑［－２］ｈ↑［－１］，浓缩倍数为１～１００倍；　（６）干燥：将储存在浓缩液储罐中的不锈钢膜超滤系统浓缩液及纳滤系统浓缩液混合后并用稀酸或用甲壳素脱钙产生的废酸液中和至中性；中和后的混合浓缩液经喷雾干燥或滚筒干燥后 得到固体物质，作为饲料或饲料添加剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏文水，赵黎明，姜启兴，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]