CN104261599A

CN104261599A - 一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统

Info

Publication number: CN104261599A
Application number: CN201410522339.8A
Authority: CN
Inventors: 武广; 董杰
Original assignee: Shanghai Bodan Environmental Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Bodan Environmental Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明涉及医药废水处理技术领域，具体涉及一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统，包括将肝素钠生产高浓度含盐废水经过酸析及过滤处理，以去除废水中的大分子量蛋白质和悬浮胶体；将预处理后的肝素钠生产高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液。本发明的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统，能回收蛋白质，无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端酸析处理过程或生产过程，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。

Description

一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统

技术领域

本发明涉及医药废水技术领域，具体涉及一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统。

背景技术

肝素是一种蛋白多糖，它常与蛋白质结合在一起，广泛存在于生命体的肝脏、肠粘膜和肺等器官中。它具有广泛的生物学功能和药用价值，如抗凝血、澄清血脂、降低胆固醇、抗炎症、抗过敏、抗病毒和降血脂等，因此需求量逐年增加。但是，由于提取工艺落后，产生的废水量大且污染严重(COD_Cr在20000 mg/L以上)，严重制约了肝素提取工业的发展。因此，改进提取工艺和治理过程废水成为促进肝素提取工业发展的必有之路。国内对此类废水大多采取水稀释和脱盐法降低其中的氯化钠浓度，然后采用生物法、絮凝法、浓缩-焚烧等处理。絮凝法投资大，且运营成本高，生物法虽然可以很好的处理此类废水，但是耐盐细菌的筛选、培养和驯化周期长，且其处理效果受环境影响大，使得大范围使用受限，处理也不彻底。

肝素钠的生产过程包括：原料处理、酶解提取、离子交换吸附、精制等工序。生产过程中，由于酸、碱的大量使用，将排出大量含盐废水，排放量约为500~2500吨(废水)/吨(产品)，废水组分包括：92~96%(W/W)、氯化钠2.0~5.0%(W/W)、有机物2.0~3.0%(W/W)、总磷、总氮等。分层废水占整个产品排水量的8%以上。此类废水具有有机物浓度高，盐份含量高的特点。如直接进入生化处理系统，将导致系统无法正常运行。目前的处理方式主要有蒸馏脱盐和稀释后进入生化处理系统的两种处理方式。

蒸馏脱盐采用三效减压蒸馏或MVR蒸馏的方式，将废水中的水分和部分挥发性有机物以水蒸汽形式蒸馏出来，剩余浓液经结晶釜结晶分离出含有氯化钠结晶的废渣。此类废渣由于含有部分难挥发有机物和合成反应中间体，无法直接被利用，只有作为工业危险废物处理，极易造成二次污染，而且运行成本高。稀释后进入生化处理系统的方法因盐份浓度过高，为满足生化处理进水的要求，需稀释至少10倍以上才能满足要求，造成水的大量浪费，在实际操作中有较大问题。因此，开发出一种肝素钠生产高浓度含盐废水的处理方法及其系统也就成为研究热点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统，能回收蛋白质，无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端酸析处理过程或生产过程，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，包括如下步骤：

（1）预处理：将肝素钠生产高浓度含盐废水经过酸析及过滤处理，以去除废水中的大分子量蛋白质和悬浮胶体；

（2）将预处理后的肝素钠生产高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，以达到脱盐的目的。

进一步地，所述肝素钠生产高浓度含盐废水为肝素钠生产过程中排放的中段废水，其组分包括：92~96%(W/W)、2.0~5.0%(W/W)的氯化钠、2.0~3.0%(W/W)的有机物、少量总磷、总氮等。

进一步地，所述酸析处理是指将肝素钠生产高浓度含盐废水用酸将pH值至2~3，使废水中的可溶性蛋白质析出，然后过滤回收析出的蛋白质。

进一步地，所述酸析处理使用的酸主要来自所述双极膜装置产生的盐酸。

进一步地，所述过滤处理采用精度为0.45~1.0μm的过滤装置，以去除废水中的悬浮胶体。

进一步地，所述过滤装置包括滤芯过滤机、板框过滤机。

进一步地，所述双极膜装置包括阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室，各室间通过阴、阳离子交换膜及或极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。

进一步地，所述双极膜装置的极板电流密度为200-240A/m²，各室间的间距4~8mm，隔板中间设置导流通道；酸室与碱室中溶液过流速度4~8cm/s、盐室溶液过流速度8~12cm/s。

进一步地，所述脱盐处理过程中酸、碱、盐三种溶液分别设置独立的贮罐和循环泵，通过控制相应循环泵的侧线出流量，控制废水脱盐率和酸、碱溶液的浓度；所述脱盐处理过程中控制脱盐率为80~85%，盐酸浓度为10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度为12~15%(W/W)。

进一步地，所述苯胺黑生产高浓度含盐废水的处理系统包括：废水贮槽、一体式蛋白酸析装置、过滤装置、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、一体式蛋白酸析装置、过滤装置、双极膜装置之间通过提升泵或增压泵以及连接管道相互连通，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和连接管道相互连通，所述过滤装置与双极膜装置之间设有盐水箱与盐水循环泵，所述酸箱通过酸循环泵与所述双极膜装置中的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵与所述双极膜装置中的碱室连通。

进一步地，所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

本发明的双极膜装置中的离子交换膜间为带有流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用不锈钢电极，具体工作原理如下（见图2）：

将过滤后废水泵入双极膜装置的盐室，同时在酸、碱室中泵入去离子水，极室加入10.0~15.0%(W/W)浓度的碱液；将双极膜装置的阴、阳极分别与直流电源的负、正极连接，控制直流电场电流密度为200~240A/m²，极间电压40V；酸、碱、盐室溶液分别采用循环泵在相应室内循环，通过换热装置将各室溶液温度控制在1~40℃，控制系统中设置温度传感器，在超过设定温度时，加大换热器冷却液流量，以防止过高温度损坏膜组件。

废水中的氯离子在电场作用下，选择性透过阴离子交换膜到达酸室，与双极膜产生的氢离子结合生成盐酸；废水中的钠离子选择性透过阳离子交换膜到达碱室，与双极膜产生的氢氧根离子结合生成氢氧化钠，从而实现将废水中的氯化钠分别转化为对应的酸与碱，实现了脱盐的目的。

双极膜装置中的酸室、碱室、盐室中的溶液均采用循环泵单独循环，泵出口侧线出流成品，通过控制不同循环泵的侧线出流量来分别控制脱盐率、酸浓度、碱浓度。在综合核算运行成本的前提下，控制脱盐率在80~85%，盐酸浓度控制在10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度控制在12~15%(W/W)。

本发明的积极效果在于：凭借蛋白酸析预处理与双极膜装置的组合，改变了肝素钠生产高浓度含盐废水的传统处理方式。将废水中的氯化钠重新生成盐酸和氢氧化钠，完全避免了原来蒸馏工艺所产生的废渣的二次污染问题；生产出的盐酸和氢氧化钠无杂质，纯度高，可直接回用至前端的酸析处理过程或生产过程；同时，利用酸析过程，将废水中绝大部分蛋白质进行回收，回收的蛋白质可加工成饲料，整个系统做到资源的最大化回收利用。运用本发明，可将整个生产过程中60~80%以上的酸、碱循环利用，大大降低了生产过程中酸、碱的消耗量；同时，也降低了盐份对后续污水处理系统的影响。经过本发明处理后的含盐废水，氯化钠含量可降低至8~10g/L，基本上满足了污水生化处理系统的基本含盐量要求。与传统蒸馏处理对比，本处理方法无任何二次污染产生，所生成的酸、碱可直接回用至酸析处理过程或生产过程，且能耗费用小于100元/m³废水。本发明也可以替代目前的稀释处理方式，成倍减少废水总排放量。

附图说明：

图1是本发明的肝素钠生产高浓度含盐废水处理系统的工艺流程示意图；

图2是本发明的双极膜装置工作原理示意图。

具体实施方式：

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例一，见图1至图2所示：

肝素钠生产高浓度含盐废水：日排放量约为60吨，废水组分包括：水94.7%(W/W)、氯化钠2.0%(W/W)、有机物3.0%(W/W)、总磷总氮等微量。

肝素钠生产高浓度含盐废水处理系统包括：120m³容积废水贮槽1只、提升泵1台、一体式蛋白酸析装置1套、增压泵1台、板框过滤机1台、20m³容积盐水箱1只、20m³容积酸箱1只、20m³容积碱箱1只、酸循环泵1台、碱循环泵1台、盐水循环泵1台、双极膜装置1套、循环冷却水换热装置1套。

一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法及其系统，包括如下步骤与工艺过程：

（1）预处理过程：

1）将单独收集的肝素钠生产高浓度含盐废水通过提升泵序批式废水贮槽提升至一体式蛋白酸析处理装置，用盐酸将废水pH值调整至2~3，以使蛋白质析出，再利用板框压滤机对废水进行过滤处理，过滤后清液进入后续过滤装置中继续处理，并回收析出的蛋白质；

2）将酸析处理后的废水通过增压泵提升至过滤精度为0.45μm的板框过滤机，清液自流进入盐水箱，滤渣收集外运处理；

（2）脱盐处理过程：

1）将酸箱与碱箱分别放入去离子水，极室加入浓度为10.0% (W/W)的碱液；

2）开启双极膜装置，将阴、阳极间电流密度控制在200A/m²，极间电压40V，启动酸、碱、盐循环泵，控制酸室、碱室溶液过流速度8cm/s，盐室溶液过流速度12cm/s，各室间的间距8mm，隔板中间设置导流通道，各室溶液温度控制在30~40℃；

3）在酸、碱、盐水箱中相应浓度达到设定值后，分别开启相应循环泵的侧线出流，在满足脱盐率85%、酸浓度12%、碱浓度15%的前提下，盐水：酸：碱的侧线出流比应控制在1：1.22：1.14。

所述双极膜装置中的阴离子交换膜为Selemion CMV高耐久性膜、阳离子交换膜为Selemion AHO耐高温耐碱性膜、双极膜为Neosebta BP-1膜，离子交换膜间设有带流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用304不锈钢电极。所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

在按以上步骤操作的前提下，系统每天运行10小时。运行结束后，采用5.0%氢氧化钠溶液，注入酸、盐室内浸泡清洗30分钟，废液排入盐水箱。

在总共60天的运行周期内发现，在原水氯化钠浓度为2%(W/W)的条件下，通过调整循环泵侧线出水流量，始终能够保证出水氯化钠浓度小于0.3%(W/W)，综合电耗约为86kw·h/吨(废水)。回收制取盐酸浓度约为12%，碱浓度约为15%，处理后脱盐水直接进入厂区污水处理系统进行后续处理。整个处理周期内，膜组件无明显变化。

实施例二，见图1至图2所示：

肝素钠生产高浓度含盐废水：日排放量约为40吨，废水组分包括：水92.7%(W/W)、氯化钠4.8%(W/W)、有机物2.3%(W/W)、总磷总氮等微量。

（1）预处理过程：

2）将酸析处理后的废水通过增压泵提升至过滤精度为1.0μm的板框过滤机，清液自流进入盐水箱，滤渣收集外运处理；

（2）脱盐处理过程：

1）将酸箱与碱箱分别放入去离子水，极室加入浓度为15.0% (W/W)的碱液；

2）开启双极膜装置，将阴、阳极间电流密度控制在240A/m²，极间电压40V，启动酸、碱、盐循环泵，控制酸室、碱室溶液过流速度4cm/s，盐室溶液过流速度8cm/s，各室间的间距4mm，隔板中间设置导流通道，各室溶液温度控制在20~30℃；

3）在酸、碱、盐水箱中相应浓度达到设定值后，分别开启相应循环泵的侧线出流，在满足脱盐率80%、酸浓度10%、碱浓度12%的前提下，盐水：酸：碱的侧线出流比应控制在1：1.24：1.16。

所述双极膜装置中的阴离子交换膜为Selemion CSO型一价离子选择透过膜、阳离子交换膜为Selemion ASV型一价离子选择透过膜、双极膜为Neosebta BP-1膜，离子交换膜间设有带流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用304不锈钢电极。所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

在总共60天的运行周期内发现，在原水氯化钠浓度为5%(W/W)的条件下，通过调整循环泵侧线出水流量，始终能够保证出水氯化钠浓度小于1%(W/W)，综合电耗约为95kw·h/吨(废水)。回收制取盐酸浓度约为12%，碱浓度约为15%，处理后脱盐水直接进入厂区污水处理系统进行后续处理。整个处理周期内，膜组件无明显变化。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的基本原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.一种肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（2）将预处理后的肝素钠生产高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液。

2.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述肝素钠生产高浓度含盐废水为肝素钠生产过程中排放的中段废水，其组分包括：水92~96%(W/W)、2.0~5.0%(W/W)的氯化钠、2.0~3.0%(W/W)的有机物、少量总磷、总氮。

3.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述酸析处理是指将肝素钠生产高浓度含盐废水用酸将pH值至2~3，使废水中的可溶性蛋白质析出，然后过滤回收析出的蛋白质。

4.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述酸析处理使用的酸主要来自所述双极膜装置产生的盐酸。

5.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述过滤处理采用精度为0.45~1.0μm的过滤装置，所述过滤装置包括滤芯过滤机、板框过滤机。

6.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述双极膜装置包括阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室，各室间通过阴、阳离子交换膜及或极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。

7.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述双极膜装置的极板电流密度为200-240A/m²，各室间的间距4~8mm，隔板中间设置导流通道；酸室与碱室中溶液过流速度4~8cm/s、盐室溶液过流速度8~12cm/s。

8.根据权利要求1所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述脱盐处理过程中酸、碱、盐三种溶液分别设置独立的贮罐和循环泵，通过控制相应循环泵的侧线出流量，控制废水脱盐率和酸、碱溶液的浓度；所述脱盐处理过程中控制脱盐率为80~85%，盐酸浓度为10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度为12~15%(W/W)。

9.根据权利要求1或6所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法的处理系统，其特征在于包括：废水贮槽、一体式蛋白酸析装置、过滤装置、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、一体式蛋白酸析装置、过滤装置、双极膜装置之间通过提升泵或增压泵以及连接管道相互连通，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和连接管道相互连通，所述过滤装置与双极膜装置之间设有盐水箱与盐水循环泵，所述酸箱通过酸循环泵与所述双极膜装置中的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵与所述双极膜装置中的碱室连通。

10.根据权利要求9所述的肝素钠生产高浓度含盐废水处理方法的处理系统，其特征在于：所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。