一種甲殼素生產廢鹼液回收系統的製作方法
2023-09-21 16:19:35 2
本實用新型涉及海洋化工領域，特別涉及甲殼素生產廢鹼液的回收裝置或系統，以及擦用膜處理技術進行甲殼素生產廢鹼液的回收裝置貨系統。
背景技術：
：：甲殼素(chitin)，聚β-(1-4)-N-乙醯-D-葡糖胺，又稱甲殼質、幾丁質、殼多糖，是一種維持和保護甲殼動物和微生物軀體的非常重要的天然線性氨基多糖，也是自然界中存在的唯一的陽離子多糖。甲殼素廣泛存在於節足動物的外殼和翅膀中，也存在於真菌和藻類的細胞壁中，每年有相當巨大數量的甲殼素被生物合成，是地球上僅次於纖維素的第二大生物合成量的多糖。甲殼素是醫藥、食品、化工、化妝品等行業的重要原料，自1811年法國人發現甲殼素以來，甲殼素及其衍生物的研究和生產得到了迅速地發展。中國從1952年開展甲殼素研究工作，20世紀90年代是中國甲殼素、殼聚糖研究、開發和生產的鼎盛時期，同時期也正是日本和美國甲殼素產品開發的的全盛時期。由於甲殼素和殼聚糖生產會產生嚴重的環境汙染，日本、美國等發達國家不願意生產，而是直接從中國採購，這促進了中國甲殼素和殼聚糖產業的大發展，使中國成為甲殼素和殼聚糖的生產大國和出口大國，目前世界上使用的甲殼素大多產自中國。據不完全統計，在我國沿海遼寧、山東、江蘇、浙江等省份成規模的甲殼素生產企業多達100多家。儘管甲殼素存在廣泛，但到目前為止，世界上主要的商品甲殼素都是來源於蝦、蟹殼。在蝦、蟹等水產品加工後的甲殼廢棄物中，甲殼素的含量達到10%-20%(幹基)，同時還有大量蛋白質(30%-40%)及碳酸鈣。目前甲殼素的製備方法，主要還是蝦、蟹殼酸法脫鈣、鹼法脫蛋白質提取甲殼素。酸脫鈣和鹼脫蛋白生產甲殼素過程中會產生大量的酸、鹼廢水，因此很多國家的甲殼素生產受到限制，市場供應量急劇下降，市場供不應求，價格逐漸升高，同時由於甲殼素及其各種衍生物的重要、廣泛的用途，使其市場需要量不斷擴大。據初步計算，生產1噸甲殼素約產生廢鹼液20噸，目前我國甲殼素的年生產能力6萬噸左右，即我國甲殼素工業每年產生廢鹼液約達120萬噸。這些廢鹼中含有大量的蛋白質(1%以上)、氫氧化鈉，在不中和的情況下pH高達13以上，經中和沉澱後CODCr仍高達7000mg/kg以上。由於廢鹼液中含有大量的蛋白質、鹼及鈣、脂肪、色素等，其廢水處理的費用相當高；如果不進行處理，大量鹼及含蛋白質的生產廢液的排放嚴重汙染周邊環境及海域，影響其他養殖業和沿海旅遊業的發展。政府部門在「十三五」規劃中對於減排降耗、環境治理等方面有著明確的任務和要求，廢水排放問題在甲殼素生產中普遍存在，嚴重製約著甲殼素產業的可持續健康發展。目前，國內外對於此類廢水常規的處理方法是將廢液和廢水集中，經自然沉澱、PAC或PFS及PAM絮凝、再用厭氧或好氧方法來處理，經治理後的出水CODCr一般在l000mg/L以上，不能達到國家的汙水排放標準。同時，由於高濃度酸、鹼中和後形成的高鹽度，用一般的生化方法無法進行處理，因此，國內大量的生產廠家因為沒有辦法處理此類廢水，直接排放到環境中去。採用超濾、納濾二級膜過濾分離技術，將酸、鹼廢液分別處理，可以回收大部分的燒鹼，以及蛋白質、蝦青素等有用物質，實現過程廢酸鹼「零排放」，既解決了汙染問題，又對資源進行了回收利用。陶瓷膜是以氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等經1600℃高溫燒結而成的具有多孔結構的精密陶瓷過濾材料。它是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體，採用溶膠-凝膠法或其它工藝製作而成的非對稱複合膜。它的結構通常為「三明治」式：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱功能分離層）。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm，孔隙率為30%~65%，其作用是增加膜的機械強度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層製備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20~60μm，孔隙率為30%~40%；膜層具有分離功能，孔徑從0.8nm~1μm不等，厚度約為3~10μm，孔隙率為40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的結構分布。陶瓷膜根據孔徑可分為微濾（孔徑大於50nm）、超濾（孔徑2~50nm）、納濾（孔徑小於2nm）等種類。陶瓷膜過濾是一種「錯流過濾」形式的流體分離過程：原料液在膜管內高速流動，在壓力驅動下含小分子組分的澄清滲透液沿與膜面垂直方向（徑向）向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。納濾膜(Nanofiltration，NF)是由反滲透膜發展而來的，具有自己獨特的優勢。耐鹼納濾膜(Alkali-StableNanofiltrationMembrane)是為了適應強鹼強酸pH物料體系的過濾處理而研發出的高分子材料納濾膜元件，在透水、抗汙染、耐壓密性、耐酸鹼性及選擇透過性等方面具有中性膜所不具備的優勢。納濾膜材料帶有基團電荷，所以納濾具有離子選擇性。納濾技術具有不影響生物活性，節能，無公害等特點，在食品、發酵、製藥、化工等工業得到越來越廣泛的應用。通過納濾處理甲殼素鹼性生產廢水回收有機氮，不僅解決了環境汙染問題，而且還帶來一定的經濟價值。技術實現要素：本實用新型所要解決的技術問題是提供一種甲殼素生產廢鹼液回收系統，它能實現甲殼素生產廢鹼液的鹼液的回收利用及獲得低鹼度的蛋白液混入高蛋白飼料。為此本實用新型採用以下技術方案：它包括：廢鹼液儲罐，用於儲存甲殼素生產廢鹼液；水力旋流器，所述廢鹼液儲罐通過水泵增壓後進入所述水力旋流器後進行固液分離，所述水力旋流器的上部產生清夜；第一濃縮罐，所述水力旋流器的上部清夜進入第一濃縮罐；陶瓷膜系統，所述第一濃縮罐作為陶瓷膜系統的原水箱；濾液儲罐，所述陶瓷膜系統的透過液進入濾液儲罐；第二濃縮罐，所述濾液儲罐儲存的陶瓷膜透過液儲存在第二濃縮罐內；納濾膜系統，所述第二濃縮罐作為納濾膜系統的原水箱，所述納濾膜系統的透過液回用於甲殼素生產工藝的鹼煮工序。在採用以上技術方案的基礎上，本實用新型還可以採用以下進一步方案：所述陶瓷膜系統還設有通向第一濃縮罐的回流管，陶瓷膜系統的濃縮液返回至第一濃縮罐。所述第一濃縮罐設有通向廢鹼液儲罐的回流管，第一濃縮罐底部的高固含量液體進行離心設備處理後，上清液返回至廢鹼液儲罐，沉澱物則混入蛋白飼料。所述第二濃縮罐底部高蛋白液體通過離心設備處理後，上清液返回至濾液儲罐，沉積物混入蛋白飼料。所述第一廢鹼液儲罐設有溢流額底部排汙管道。所述水力旋流器的分離粒徑為75~100um。所述陶瓷膜系統的過濾孔徑為20~50nm；陶瓷膜系統的平均操作壓力為0.1~0.3MPa；陶瓷膜系統的平均膜通量為80~120LMH。所述納濾系統的平均操作壓力為1.5~2.0MPa；納濾系統的平均膜通量為20~26LMH；納濾系統的回收率為80%。本發明具有的優點如下：通過本發明的水力旋流器對廢鹼液進行預處理能降低陶瓷膜運行的穩定性，延長清洗周期；通過本發明的陶瓷膜處理系統，透析液中大分子物質明顯減少，粘度降低，納濾系統清洗周期延長；通過本發明的陶瓷膜處理系統對廢鹼液進行濃縮處理能獲得低鹼度的蛋白液，能回收混入高蛋白飼料；陶瓷膜處理系統佔地面積比使用傳統沉澱裝置更小，自動化程度提高，人工成本顯著降低；基於陶瓷膜材料自身特性，陶瓷膜組件能耐受廢鹼液的高溫、強鹼腐蝕性、耐汙性強；通過本發明的納濾處理系統能進一步淨化鹼液，實現了鹼液的回收利用目的；通過本發明的陶瓷膜+納濾處理系統對甲殼素生產廢鹼液進行處理，所獲得的回收鹼液純度高達86%，質量高於國家標準IS-IT-II一等品指標；通過本發明提供的處理工藝對甲殼素生產廢鹼液進行回收處理具有廣泛的工程應用前景，不僅實現資源綜合利用，同時也開發了高價值的產品，並具有環境友好性。附圖說明圖1為本實用新型的示意圖。具體實施方式參考附圖。本實用新型包括廢鹼液儲罐，用於儲存甲殼素生產廢鹼液；水力旋流器，所述廢鹼液儲罐通過水泵增壓後進入所述水力旋流器後進行固液分離，所述水力旋流器的上部產生清夜；第一濃縮罐，所述水力旋流器的上部清夜進入第一濃縮罐；陶瓷膜系統，所述第一濃縮罐作為陶瓷膜系統的原水箱；濾液儲罐，所述陶瓷膜系統的透過液進入濾液儲罐；第二濃縮罐，所述濾液儲罐儲存的陶瓷膜透過液儲存在第二濃縮罐內；納濾膜系統，所述第二濃縮罐作為納濾膜系統的原水箱，所述納濾膜系統的透過液回用於甲殼素生產工藝的鹼煮工序。所述陶瓷膜系統還設有通向第一濃縮罐的回流管，陶瓷膜系統的濃縮液返回至第一濃縮罐。所述第一濃縮罐設有通向廢鹼液儲罐的回流管，第一濃縮罐底部的高固含量液體進行離心設備處理後，上清液返回至廢鹼液儲罐，沉澱物則混入蛋白飼料。所述第二濃縮罐底部高蛋白液體通過離心設備處理後，上清液返回至濾液儲罐，沉積物混入蛋白飼料。所述第一廢鹼液儲罐設有溢流額底部排汙管道。所述水力旋流器的分離粒徑為75~100um。所述陶瓷膜系統的過濾孔徑為20~50nm；陶瓷膜系統的平均操作壓力為0.1~0.3MPa；陶瓷膜系統的平均膜通量為80~120LMH。所述納濾系統的平均操作壓力為1.5~2.0MPa；納濾系統的平均膜通量為20~26LMH；納濾系統的回收率為80%。利用本實用新型所述系統實現的處理工藝包括以下流程：1、甲殼素生產廢鹼液首先排入儲罐進行儲存，通過水泵增壓後進入水力旋流器進行固液分離，水力旋流器底部殘渣可混入飼料，頂部清液流入第一濃縮罐；2、第一濃縮罐作為陶瓷膜系統原水箱，經過陶瓷膜系統濃縮後濃縮液返回至第一濃縮罐，第一濃縮罐底部高固含量液體進行離心設備處理後，上清液返回至廢鹼液儲罐，沉澱物混入蛋白飼料，陶瓷膜透過液進入濾液儲罐；3、濾液儲罐中收集的陶瓷膜透過液進入第二濃縮罐，第二濃縮罐作為納濾膜系統原水箱；4、納濾系統對料液進行濃縮處理之後濃縮液回流至第二濃縮罐，透過液中主要含有NaOH，可回用於甲殼素生產工藝的鹼煮工序；5、第二濃縮罐底部高蛋白液體進行離心設備處理後，上清液返回至濾液儲罐，沉積物混入蛋白飼料。當前第1頁1 2 3 當前第1頁1 2 3