CN101041486A - 一种丝绸生产废水处理及综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丝绸生产废水处理及综合利用方法，具体地说煮茧、缫丝等废水在处理后达到排放标准，并从中提取丝胶蛋白，属于污水处理技术领域。丝绸废水经初滤、无机膜过滤、有机膜超滤，丝胶蛋白浓缩液被有机膜超滤截留后，其透过液可以循环使用或中和排放。本发明采用无机膜和有机膜相结合的分级分离新技术，从煮茧、缫丝等废水中提取出不同分子量的丝胶蛋白，将废水处理技术和丝胶蛋白的综合利用技术相结合，解决了对环境水体的严重污染，避免了丝胶蛋白资源的极大浪费，更可以用较低成本提高丝胶蛋白的回收率及其附加值，实现丝绸废水处理规模化和生产化。

Description

一种丝绸生产废水处理及综合利用方法
技术领域
本发明涉及一种丝绸生产废水处理及综合利用方法.具体地说煮茧、缫丝等废水在处理后达到排放标准，并从中提取丝胶蛋白，属于污水处理技术领域。
背景技术
我国是丝绸生产大国而蚕丝则是丝绸生产的主要原料，丝绸是一种极为重要的天然蛋白质纤维，含有70％-80％丝素，20％-30％的丝胶以及少量的蜡质和无机物。丝绸加工主要在水介质中进行，蚕丝在煮茧、缫丝、织造、绢纺制棉、丝绸精练等生产中会产生大量的废水。废水中主要是有机物，还有少量的无机盐。这些废水COD值严重超标，是国家二级排放标准的40-125倍。水中有机物极易腐败变质，发酵发臭，严重污染水体，破坏生态环境。废水中的有机物主要是溶解性的丝胶蛋白，蛹酸，蛹蛋白和脂肪等。这些物质是医药、化妆品、食品，工业试剂很好的天然原料。其中，丝胶蛋白中含有人体所需的18种氨基酸。废水的直接排放，不仅严重污染了水环境，而且使天然资源白白流失，造成很大的浪费，甚是可惜。
目前，我国许多丝绸厂家生产的废水都是直接排放的，个别的一些厂家也曾试图通过简易处理，使废水达标排放。但都仅限于化学混凝沉降法和生化降解法。这些方法缺点是设施庞大，系统复杂，而且溶解性丝胶蛋白回收率不高，使有机物含量降低幅度不大，废水既达不到循环使用的目的，也达不到国家排放标准，而且沉淀下的滤渣品质低，只能做饲料或者有机肥料，不能形成高附加值副产品和规模化效益。
膜分离技术是近年来迅速发展起来的新兴高科技学科，其具有常规分离方法所没有的许多突出优点，纯物理的，不会引入新的化学试剂，常温操作，无相变，不易损坏热敏感物质，能耗低；膜结构简单，操作方便，处理效率高，不产生二次污染；特别是有机膜超滤技术，它是通过膜表面的微孔对物质进行分离，当液体混合物在一定压力的驱动下流经膜表面时，小分子的物质透过膜，而大分子则被截留，原液中溶质浓度逐渐提高，实现物质的分离和溶质的浓缩。利用这一原理，可以将水中的丝胶蛋白分离出来，并得到其浓缩物。但有机膜易污染，寿命短的问题，使超滤很难规模化应用于缫丝废水的处理。因废水中的大分子丝胶吸附在有机膜表面造成膜孔堵塞和孔径减小，导致有机膜污染，膜通量下降迅速。一般在30分钟左右，膜通量已下降约三分之一，而膜的清洗较费时，污染严重时必须更换膜，这些均是造成无法大规模生产化处理丝绸废水的原因。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种丝绸废水处理及综合利用方法，采用无机膜和有机膜相结合的分级分离新技术，从煮茧、缫丝等废水中提取出不同分子量的丝胶蛋白，将废水处理技术和丝胶蛋白的综合利用技术相结合，解决了对环境水体的严重污染，避免了丝胶蛋白资源的极大浪费，更可以用较低成本提高丝胶蛋白的回收率及其附加值，实现丝绸废水处理规模化和生产化。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
本发明丝绸生产的废水处理及综合利用方法采用以下工艺步骤：
1、初滤：将丝绸生产过程中所排放的废水先用袋式过滤器进行初滤，除去固体颗粒杂质；袋式过滤器滤布孔径：300-500目；过滤压力：0.1-0.2MPa。
2、无机膜过滤：除去固体颗粒杂质的丝绸废水，用无机陶瓷膜微滤器在常温下进行过滤分离，陶瓷膜孔径为：0.005～5um；过滤压力为：0.1-0.9MPa；流量为：50-70L/H.M2；经过陶瓷膜过滤截留下大分子量的丝胶蛋白浓缩液；丝胶蛋白分子量为：2-30万。丝胶蛋白浓缩液通过喷雾干燥得到大分子丝胶蛋白粉；喷雾干燥进料温度为：85-90℃，出口温度：93-95℃，产料45-60Kg/H。
3、有机膜超滤：经无机膜微滤后的透过液，用有机膜超滤器继续进行超滤分离，提取小分子量丝胶蛋白浓缩液；膜的材料：聚醚砜(PES)截留分子量5000-10000；操作压力：0.2-0.4MPa；操作温度：＜50℃；丝胶蛋白分子量为：5000-2万。流量为：25-35L/H.M2，丝胶蛋白浓缩液通过喷雾干燥得到小分子丝胶蛋白粉；喷雾干燥进料温度为：85-90℃，出口温度：93-95℃，产料45-60Kg/H。
4、透过液：小分子量丝胶蛋白浓缩液被有机膜过滤截留后，其透过液可以循环使用或中和排放。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明采用无机膜和有机膜相结合的分级分离新技术，从煮茧、缫丝等废水中提取出不同分子量的丝胶蛋白，将废水处理技术和丝胶蛋白的综合利用技术相结合，解决了对环境水体的严重污染，避免了丝胶蛋白资源的极大浪费，更可以用较低成本，提高丝胶蛋白的回收率及其附加值，实现丝绸废水处理规模化和生产化。本发明先用无机膜对废水进行预处理，既保护了后续的有机膜不易受污染，又得到大分子量丝胶蛋白，然后再用有机膜彻底提取废水中的小分子量的丝胶蛋白；经过处理后的的丝绸废水可以循环使用，实现零排放。而分级提取出的丝胶蛋白，根据其分子量大小，分别应用于医疗、食品、化妆品等不同行业，具有很高的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
实施例一：
本发明丝绸生产废水处理及综合利用方法采用以下工艺步骤：
1、初滤：丝绸生产过程中煮茧所排放的废水为碱性，PH值为10。因废水中所含杂质较多，必须将煮茧废水先用袋式过滤器进行初滤，快速除去其中固体颗粒杂质；袋式过滤器滤布孔径：350目；过滤压力：0.1MPa。
2、无机膜过滤：初滤完成后用无机陶瓷膜微滤器在常温下进行微滤分离，陶瓷膜孔径为：0.1um；过滤压力为：0.4MPa；流量为：55L/H.M2；经控制压力和流量，使大分子量的丝胶蛋白在无机膜的表面形成一具有超滤能力的动态膜，将废水中易引起有机膜污染的大分子物质从废水中分离，大大降低了有机膜超滤的压力；经过陶瓷膜微滤截留下来的大分子量的丝胶蛋白浓缩液，通过喷雾干燥后可得到分子量2万以上的大分子丝胶蛋白粉末，因其成膜性较好，可做创面修复剂，高档蛋白面膜护肤品等。
喷雾干燥进料温度为：85℃，出口温度：95℃，产料45Kg/H。
3、有机膜超滤：经无机膜微滤后的透过液用有机膜超滤器继续进行超滤分离，可进一步提取小分子丝胶蛋白；膜的材料：聚醚砜(PES)截留分子量8000；操作压力：0.2MPa；操作温度：＜50℃；流量为：30L/H.M2；小分子丝胶蛋白浓缩液经喷雾干燥后得到小分子量的丝胶蛋白粉末；喷雾干燥进料温度为：90℃，出口温度：95℃，产料40Kg/H。因废水中大分子物质已分离，有机膜不易被污染，能一直保持相对较高的通透量，无需频繁清洗，这样使超滤在丝绸生产废水中规模应用成为可能。
4、透过液：小分子量的丝胶蛋白被有机膜超滤截留后，其透过液可以循环使用或者中和排放。被有机膜截留下来的分子量2万以下的丝胶蛋白易被皮肤渗透吸收，因具有极高的亲水性、吸湿保湿性、抗氧化性，抗紫外光性等特点；可用于高级化妆品中，以及用于合成生物降解性好，温和且有保湿及修复功能的环保型表面活性剂，丝胶中丝氨酸含量约为33.9％，是重要的制药原料。
分析测试数据
1、废水中提取出的丝胶分析数据：
大分子量丝胶蛋白粉检测数据：
外观：淡黄色粉末、分子量：63000、含氮量：14.6％、PH：5.7、汞：≤1mg/kg、砷：≤10mg/kg、铅：≤40mg/kg。
小分子量丝胶液检测数据：
外观：透明淡黄色液体、分子量：9000、含氮量：3.62％、PH：4.5、汞：≤1mg/kg、砷：≤10mg/kg、铅：≤40mg/kg。
2、提取丝胶前后废水中含氧量等检测数据：
COD(mg/L)    提取前8573          提取后371
BOD(mg/L)    提取前3982          提取后140
实施例二：
本发明丝绸生产废水处理及综合利用方法采用以下工艺步骤：
初滤：煮茧过程中所排放的废水为碱性，PH值为9。现将煮茧废水先用袋式过滤器进行初滤，袋式过滤器滤布孔径：400目；过滤压力：0.1MPa。
无机膜微滤：用无机膜微滤器在常温下进行微滤分离，无机膜孔径为：1.0um；过滤压力为：0.5MPa；流量为：60L/H.M2.去除了大分子量的丝胶蛋白的透过液用有机膜超滤器继续进行超滤分离。
有机膜超滤器可进一步提取小分子丝胶蛋白；膜的材料：聚醚砜(PES)截留分子量5000；操作压力：0.3MPa；操作温度：＜50℃。流量为：25L/H.M2；
透过液：小分子量的丝胶蛋白被有机膜过滤截留后，其透过液可以循环使用或者中和排放。
实施例三：
本发明丝绸生产废水处理及综合利用方法采用以下工艺步骤：
初滤：缫丝生产过程中所排放的废水为碱性，PH值为9.5。现将煮茧废水先用袋式过滤器进行初滤，袋式过滤器滤布孔径：500目；过滤压力：0.2MPa.
无机膜过滤：用无机陶瓷膜微滤器在常温下进行微滤分离，陶瓷膜孔径为：1.2um；过滤压力为：0.7MPa；流量为：70L/H.M2。
有机膜超滤：去除了大分子量的丝胶蛋白的透过液用有机膜超滤器继续进行超滤分离；可进一步提取小分子丝胶蛋白；膜的材料：聚醚砜(PES)截留分子量10000；操作压力：0.4MPa；操作温度：＜50℃。流量为：35L/H.M2；
透过液：小分子量的丝胶蛋白被有机膜过滤截留后，其透过液可以循环使用或者中和排放。

Claims (1)

1、一种丝绸废水处理及综合利用方法，其特征是采用以下工艺步骤：
(1)、初滤：将丝绸生产过程所排放的废水进行初滤，除去固体颗粒杂质；滤布孔径：300-500目；过滤压力：0.1-0.2MPa。
(2)、无机膜过滤：去除了固体颗粒杂质的透过液，用无机陶瓷膜微滤器在常温下进行过滤分离，提取丝胶蛋白浓缩液，陶瓷膜孔径为：0.005～5um；过滤压力为：0.1-0.9MPa；流量为：50-70L/H.M2。
(3)、有机膜超滤：经无机膜过滤后的透过液，用有机膜超滤器继续进行过滤分离，提取丝胶蛋白浓缩液；操作压力：0.2-0.4MPa；操作温度：＜50℃。流量为：25-35L/H.M2
(4)、透过液：丝胶蛋白浓缩液被有机膜超滤截留后，其透过液可以循环使用或中和排放。
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