CN102659233A - 一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法 - Google Patents

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林洪
逯慎杰
步营
李泽瑶
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梅术文
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Abstract

本发明涉及一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其经过下列步聚：将富蛋白废水所含蛋白质成分进行等电点分析，按蛋白质等电点自大至小确定分组分级处理方案；废水预处理后转入反应釜；向反应釜内充入挥发性弱酸气体，调节废水pH值达到分组分级中相对较大等电点，并使该等电点处蛋白质充分沉淀；固液分离去除蛋白质沉淀；继续向反应釜内充入挥发性弱酸气体，逐级降低溶液pH值，依次获得相应各级蛋白质沉淀和最终净化的上清液；释放最终净化上清液中的挥发性弱酸气体，回收。所述的挥发性弱酸气体为CO2或者携带醋酸的CO2。采用本发明方法，其蛋白质去除率高，处理后废水的后续处理成本低，废水过程温和可逆、可控性强。

Description

一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法
 
技术领域
本发明涉及从废水中分离蛋白质，尤其是一种利用蛋白质等电点沉淀法将富蛋白废水中蛋白质的去除方法。
背景技术
在肉、鱼类及大豆等一些富蛋白质动植物原料的加工过程中，常产生富蛋白质废水。尤其是肉糜、鱼糜加工过程中，存在大量富蛋白质废水，废水中有机物含量高, COD（化学需氧量）值高，其中最主要的是大量的水溶性蛋白质，用传统的A/O工艺（厌氧好氧工艺）处理很难达到国家标准，而且废水处理成本相当高,采用好氧生物处理能耗大，而采用常规的厌氧生物处理，达到甲烷化阶段时，需要很长的水力停留时间，设施建造结构复杂。为此，建立一种有效地去除富蛋白废水蛋白质的方法迫在眉睫。
蛋白质等电点沉淀法是一种常用的去除水溶性蛋白质的方法。所谓蛋白质等电点沉淀法是指利用蛋白质在等电点时溶解度最低的特性，向富蛋白质混合液中加入酸或碱，调整其pH值达到蛋白质等电点，使蛋白质沉淀析出的方法。目前，使用较多的调节剂一般是单纯的无机酸碱，这种酸碱调节剂的使用存在以下缺点：(1)一次操作只能沉淀等电点在某一个pH值附近的蛋白质，等电点未在该pH值附近的蛋白质相对去除率低；(2)废水处理后偏酸性或偏碱性，中和调节时会产生大量盐，在富蛋白质废水的后续处理中还要进行除盐操作，提高了废水处理成本；(3)上述过程调节不可逆且过程可控性差。
发明内容
为了克服现有技术中富蛋白废水处理过程中不能连续去除不同等电点处蛋白质而存在蛋白质去除率低、废水处理后的后续处理成本高、废水处理过程可控性差的不足，本发明提供一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，采用该方法处理富蛋白废水不仅蛋白质去除率高，而且废水处理过程温和可逆、可控性强，废水处理后的后续处理成本低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：经过下列步聚
（1）将待处理的富蛋白废水所含蛋白质成分进行等电点分析，并依据分析结果按蛋白质等电点自大至小确定分组分级处理方案；
（2）将步骤（1）中待处理的富蛋白废水预处理后转入反应釜；
（3）向步骤（2）转入富蛋白废水的反应釜内充入挥发性弱酸气体作为酸性调节剂，在反应釜内该挥发性弱酸气体压力与废水pH值构成对应关系，调节富蛋白废水pH值达到分组分级中相对较大蛋白质等电点，并使该等电点处的蛋白质充分沉淀，得到蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀和上清液；
（4）将步骤(3)中所得到的蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀和上清液进行固液分离，去除蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀，然后将分离所得的上清液再次转入反应釜；
（5）依次重复上述步骤（3）、（4），继续向反应釜内充入挥发性弱酸气体，逐级降低溶液pH值，依次获得相应各级蛋白质沉淀和最终净化的上清液；
（6）将所得的最终净化的上清液中的挥发性弱酸气体释放，回收。
所述的挥发性弱酸气体为CO2或者携带醋酸的CO2。
所述的反应釜内挥发性弱酸气体压力的范围控制为0.01～8MPa。
所述蛋白质沉淀和上清液的固液分离的方式为离心分离或膜分离。
所述的离心分离的离心温度控制为4～40℃。
所述的富蛋白废水预处理是采用离心方式去除废水中的油脂和固形物。
本发明由于采用挥发性弱酸气体CO2或携带醋酸的CO2作酸性调节剂，挥发性弱酸气体的溶解性随压力改变而改变，可在不同压力下连续沉淀出不同等电点的蛋白质，从而达到利用蛋白质等电点沉淀法分级将富蛋白废水中蛋白质去除的目的。与现有技术相比，本发明具有以下积极效果：
1、本发明以挥发性弱酸气体CO 2或携带醋酸的CO2为酸性调节剂，通过调节气体压力使废水的pH值调至蛋白质的各等电点，使废水中不同等电点的蛋白质分别沉淀去除，提高了蛋白质的去除率。
2、废水处理后通过解除压力可以将挥发性弱酸气体释放出去，净化后废水pH值回升，不会使处理后废水偏酸性，避免了传统无机酸等电点沉淀后中和时产生大量盐，使处理后废水的后续处理成本大大降低。
3、CO2等挥发性弱酸气体可回收循环使用，整个反应过程温和可逆，可控性强，无有害气体产生。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其经过下列步聚：
（1）将待处理的富蛋白废水所含蛋白质成分进行等电点分析，并依据分析结果按蛋白质等电点自大至小确定分组分级处理方案；
（2）将步骤（1）中待处理的富蛋白废水预处理后转入反应釜；其中，所述的富蛋白废水预处理是采用离心方式去除废水中的油脂和固形物；
（3）向步骤(2)转入富蛋白废水的反应釜内充入挥发性弱酸气体作为酸性调节剂，在反应釜内该挥发性弱酸气体压力与废水pH值构成对应关系，调节富蛋白废水pH值达到分组分级中相对较大蛋白质等电点，并使该等电点处的蛋白质充分沉淀，得到蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀和上清液；其中，所述的挥发性弱酸气体为CO2或者携带醋酸的CO2；
（4）将步骤(3)中所得到的蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀和上清液进行固液分离，去除蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀，将分离所得的上清液再次转入反应釜；其中，所述固液分离的方式为离心分离或膜分离；所述的离心分离的离心温度控制为4～40℃；
（5）依次重复上述步骤（3）、（4），继续向反应釜内充入挥发性弱酸气体，逐级降低溶液pH值，依次获得相应各级蛋白质沉淀和最终净化的上清液；其中，反应釜内挥发性弱酸气体压力的范围控制为0.01～8Mpa；
（6）将所得的最终净化的上清液中的挥发性弱酸气体释放，回收。
具体而言，由于富蛋白质废水中水溶性蛋白质的等电点大都小于7，绝大部分均在3～6范围内，所以一般加入酸性调节剂来调整pH值。
下面以鱼糜废水为例，进一步说明本发明的富蛋白废水中蛋白质的去除方法。
选取鱼糜加工后产生的废水，通常该鱼糜废水初始pH值约为7.0左右，经蛋白质成分分析发现，该废水蛋白质等电点集中6.0附近和3.5～5范围内，依据该分析结果按蛋白质等电点自大至小确定分成6～4.5、4.5～3.5两组，并在该两组中再分成若干级进行处理的方案；将所选取的待处理的富蛋白废水采用离心方式去除漂浮于废水上的油脂和沉淀于废水中的固形物，然后将废水转入反应釜；向反应釜内充入CO2气体作为酸性调节剂，随CO2气体压力值逐渐增高，废水pH值会慢慢降低，首先达到相对较大的蛋白质等电点（往往在6附近），此时该等电点处的蛋白质开始沉淀，反应一定时间，沉淀完全，得到蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀和上清液；将所得到的蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀和上清液进行固液分离，去除蛋白质等电点相对较大蛋白质沉淀，将分离所得的上清液再次转入反应釜；继续通入CO2气体，改变反应釜内气体压力，逐级降低溶液pH值，使废水中蛋白质因等电点的不同沉淀出来，在蛋白质沉淀完全后固液分离去除蛋白质沉淀，依次获得相应各级蛋白质沉淀和最终净化的上清液；最后将反应釜内解压，将最终净化的上清液中的CO2气体释放出来，回收再利用。
经实验测定，蛋白质等电点6～4.5对应反应釜内CO2气体压力值一般为0.5～3MPa；而当反应釜内CO2气体压力达到3～8MPa时，蛋白质等电点达到4.5～3.5范围。
基于上述技术方案，可选的是，在压力变化幅度对废水pH值的影响较大的压力范围内，如0.5～3MPa范围内，压力变化幅度应为较小值，可为0.5MPa，使反应釜内从无压力以0.5MPa变化幅度逐渐上升至3MPa，测得在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0MPa时，废水的pH值分别为6.0、5.6、5.2、4.9、4.6、4.4，在该范围内按照0.5MPa压力变化幅度进行分级，在不同pH值下分别反应沉淀10～60min，并分别将蛋白沉淀与上清液分离；在压力变化幅度对废水pH值的影响较小的压力范围内，如3～8MPa范围内，以1MPa 变化幅度从3MPa逐渐上升至8MPa，测得在4.0、5.0、6.0、7.0、8.0MPa 时，废水的pH值分别为4.2、4.0、3.8、3.7、3.6，在该范围内按照1MPa压力变化幅度进行分级，在不同pH值下分别反应沉淀10～60min，并分别将蛋白沉淀与上清液进行固液分离。
此时已将鱼糜废水中等电点范围约为3.5～6的所有蛋白质基本去除，经检测，处理后鱼糜废水蛋白质的去除率高达75%～90%，满足了鱼糜废水去除蛋白的要求。
基于上述技术方案，可选的是，蛋白质沉淀和上清液的固液分离的方式可选用离心分离或膜分离。
为加快沉淀速度并达到较好的沉淀分离效果，本实施例优选离心分离方式。
本实施例中采用离心分离沉淀方式，其最佳离心温度为4～40℃，在此条件下蛋白质的去除率高。
基于上述技术方案，可选的是，CO2气体是一种弱酸气体，为了减少反应釜承受的气体压力，可将CO2气体通过醋酸液以携带一部分醋酸，使CO2气体的酸性增强。在向反应釜内通入该携带醋酸的CO2气体作为酸性调节剂时，气体压力及压力增加幅度减小，则可改变废水的pH值，以达到蛋白质等电点，使蛋白质沉淀出来。CO2气体的酸性增强相应减少反应釜承受的气体压力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：经过下列步聚
（1）将待处理的富蛋白废水所含蛋白质成分进行等电点分析，并依据分析结果按蛋白质等电点自大至小确定分组分级处理方案；
（2）将步骤（1）中待处理的富蛋白废水预处理后转入反应釜；
（3）向步骤（2）转入富蛋白废水的反应釜内充入挥发性弱酸气体作为酸性调节剂，在反应釜内该挥发性弱酸气体压力与废水pH值构成对应关系，调节富蛋白废水pH值达到分组分级中相对较大蛋白质等电点，并使该等电点处的蛋白质充分沉淀，得到蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀和上清液；
（4）将步骤(3)中所得到的蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀和上清液进行固液分离，去除蛋白质等电点相对较大的蛋白质沉淀，然后将分离所得的上清液再次转入反应釜；
（5）依次重复上述步骤（3）、（4），继续向反应釜内充入挥发性弱酸气体，逐级降低溶液pH值，依次获得相应各级蛋白质沉淀和最终净化的上清液；
（6）将所得的最终净化的上清液中的挥发性弱酸气体释放，回收。
2.根据权利要求1所述的一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：所述的挥发性弱酸气体为CO2或者携带醋酸的CO2。
3.根据权利要求1或2所述的一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：所述的反应釜内挥发性弱酸气体压力的范围控制为0.01～8MPa。
4.根据权利要求1所述的一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：所述蛋白质沉淀和上清液的固液分离的方式为离心分离或膜分离。
5.根据权利要求4所述的一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：所述的离心分离的离心温度控制为4～40℃。
6.根据权利要求1所述的一种富蛋白废水中蛋白质的去除方法，其特征在于：所述的富蛋白废水预处理是采用离心方式去除废水中的油脂和固形物。
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