CN105271576A - 一种琼胶生产中的废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种琼胶生产中的废水处理方法，包括絮凝、分离、超滤、纳滤和反渗透五个步骤，废水与絮凝剂混合后发生絮凝反应，得到的废水混合物经过超滤除去其中残留的多糖和蛋白质，然后经过纳滤去除其中的高价离子使其仅含有Na⁺和K⁺的一价离子，最后经过反渗透得到水质符合国家自来水标准的反渗透透过液，实现将琼胶生产过程中产生的废水转化成能够循环再利用的自来水和为动物提供丰富营养的饲料添加剂，减少污水排放量，节约琼胶生产用水，降低生产成本，提高经济效益，为琼胶生产企业的可持续发展提供保障，具有广泛的应用前景；其原理科学合理，操作性和实用性强，节能环保，使用环境友好，易于推广使用。

Description

一种琼胶生产中的废水处理方法

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种琼胶生产中的废水处理方法，废水处理后得到循环再利用的淡水和喂养动物的饲料添加剂。

背景技术：

琼胶也叫琼脂、洋菜、冻粉、燕菜精、洋粉和寒天，是一种特殊的海藻产品，是从石花菜和其他红藻类植物提出来的一种具有凝固性和稳定性及经济价值高的藻胶，琼胶的性质和用途与骨胶有许多相似的地方，能够作为骨胶的代替品，近年来，琼胶的用途远远超过骨胶，从化学成分来看，琼胶与骨胶完全不同，琼胶是一种糖类，骨胶的主要成分是蛋白质；琼胶在古代代表美味的食物，现代社会中，琼胶广泛应用于食品工业中，在亚洲国家，琼胶作为一种食品已有悠久的历史，现在仍然为人们所喜爱，在美国，已被美国食品药品管理条例列为公认安全产品，获准作为食品添加剂加载在食品化学药典中；琼胶可作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂和保鲜剂，用于制造各种饮料、果冻、果糕、冰淇淋、糕点、软糖、罐头和肉制品，并添加至乳制品和发酵品中用于改进口感，琼胶在食品工业中的用量一般为0.3～1.5％，随着科学的进步和社会的发展，琼胶越来越多的应用于轻工、日用化工和医药领域中；目前，琼胶生产主要采取碱提法，生产过程中产生大量含有酸、碱、多糖、蛋白、色素、无机盐和其它有机物的废水，这些废水被直接排放或仅简单处理后排放，不仅严重污染环境，还浪费大量的有机物质，使琼胶生产企业的生产成本居高不下，发展受到限制。因此，研发一种琼胶生产中的废水处理方法，将废水进行处理后使其能循环再利用，同时回收废水中的有机物质并加以利用，节能环保，能够促进琼胶行业可持续发展，具有良好的社会和经济价值，应用前景广阔。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种琼胶生产中的废水处理方法，将废水进行处理后使其能循环再利用，同时回收废水中的有机物质并加以利用，促进琼胶行业可持续发展。

为了实现上述目的，本发明涉及的琼胶生产中的废水处理方法包括絮凝、分离、超滤、纳滤和反渗透五个步骤：

(1)、絮凝：将琼胶生产过程中产生的废水集中在废水池中，搅拌混合后按照常规方法在废水中加入盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠将废水的pH值调节为2.5-7.5，再在废水池中加入浓度为10-200mg/L，分子量为2-20KDa的絮凝剂，絮凝剂与废水的质量比为1：10-1000，搅拌均匀后静置6-24小时，废水在絮凝剂的作用下充分絮凝，得到废水混合物；

(2)、分离：采用过滤或离心的方式分离步骤(1)得到的废水混合物，得到沉积物和上清液，将沉积物用200目筛绢过滤后放入烘箱中在40-60℃条件下烘干后作为饲料添加剂，将上清液收集备用；

(3)、超滤：选用孔径为10-50nm的超滤膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(2)得到的上清液在超滤膜处理压力为0.1-1.5MPa的条件下进行超滤，得到超滤浓缩液和超滤透过液，将超滤浓缩液倒入废水池重新絮凝和分离，将超滤透过液收集备用；

(4)、纳滤：选用孔径为1-10nm的纳滤膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(3)得到的超滤透过液在纳滤膜处理压力为0.1-1.5MPa的条件下进行纳滤，得到纳滤浓缩液和纳滤透过液，将纳滤浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离和超滤，将纳滤透过液收集备用；

(5)、反渗透：选用孔径为0.1-1nm的反渗透膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(4)得到的纳滤透过液在反渗透膜处理压力为0.1-1MPa的条件下进行反渗透，得到反渗透浓缩液和反渗透透过液，将反渗透浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离、超滤和纳滤，将反渗透透过液收集备用。

本发明涉及的絮凝剂包括壳聚糖、羧甲基壳聚糖和羧甲基壳聚糖季铵盐。

本发明涉及的超滤膜是亲水性膜，包括醋酸纤维素酯膜、聚砜膜、聚醚酚膜、聚砜/聚醚酚膜、聚酰亚胺/聚醚酰亚胺膜、聚脂肪酰胺膜、聚丙烯腈膜以及Al₂O₃、TiO₂和ZrO₂的陶瓷膜。

本发明涉及的纳滤膜包括醋酸纤维素酯膜、磺化聚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚乙烯醇膜以及Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂和SiO₂的陶瓷膜。

本发明涉及的反渗透膜包括醋酸纤维素类酯膜和聚酰胺膜。

本发明涉及的沉积物是含有壳聚糖、海藻多糖、蛋白质和无机元素的营养物质，对养殖动物具有调节免疫力和增加营养的功效，作为饲料添加剂能够降低琼胶生产成本，提高经济效益，为琼胶生产企业的提供生存和发展的空间。

本发明涉及的琼胶生产中的废水处理方法原理是：琼胶生产过程中产生的废水中含有海藻多糖、蛋白和色素，废水与絮凝剂混合后，含有天然阳离子的絮凝剂与阴离子海藻多糖通过架桥作用、电荷中和作用以及与蛋白质和色素的相互作用使废水絮凝沉淀，絮凝处理后的废水混合物经过超滤除去其中残留的多糖和蛋白质，经过纳滤去除超滤渗透液中的高价离子使其仅含有Na⁺和K⁺的一价离子，经过反渗透得到的反渗透透过液的水质符合国家自来水标准(GB5749-85)，能够循环再利用于琼胶生产中的原料清洗和碱处理环节，达到琼胶生产全过程的零排放标准，节能环保。

本发明与现有技术相比，将琼胶生产过程中产生的废水转化成能够循环再利用的自来水和为动物提供丰富营养的饲料添加剂，减少了污水排放量，节约了琼胶生产用水，降低了生产成本，提高了经济效益，为琼胶生产企业的可持续发展提供保障，具有广泛的应用前景；其原理科学合理，操作性和实用性强，节能环保，使用环境友好，易于推广使用。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的琼胶生产中的废水处理方法包括絮凝、分离、超滤、纳滤和反渗透共五个步骤：

(1)、絮凝：将琼胶生产过程中产生的废水集中在废水池中，搅拌混合后按照常规方法在废水中加入盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠将废水的pH值调节为7.5，再在废水池中加入浓度为10mg/L，分子量为20KDa的絮凝剂，絮凝剂与废水的质量比为1：10，搅拌均匀后静置6-24小时，废水在絮凝剂的作用下充分絮凝，得到废水混合物；

(2)、分离：采用过滤或离心的方式分离步骤(1)得到的废水混合物，得到沉积物和上清液，将沉积物用200目筛绢过滤后放入烘箱中在60℃条件下烘干后作为饲料添加剂，将上清液收集备用；

(3)、超滤：选用孔径为10nm的醋酸纤维素膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(2)得到的上清液在超滤膜处理压力为0.1MPa的条件下进行超滤，得到超滤浓缩液和超滤透过液，将超滤浓缩液倒入废水池重新絮凝和分离，将超滤透过液收集备用；

(4)、纳滤：选用孔径为1nm的磺化聚砜膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(3)得到的超滤透过液在纳滤膜处理压力为0.1MPa的条件下进行纳滤，得到纳滤浓缩液和纳滤透过液，将纳滤浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离和超滤，将纳滤透过液收集备用；

(5)、反渗透：选用孔径为0.1nm的醋酸纤维素膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(4)得到的纳滤透过液在反渗透膜处理压力为0.1MPa的条件下进行反渗透，得到反渗透浓缩液和反渗透透过液，将反渗透浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离、超滤和纳滤，将反渗透透过液收集备用。

实施例2：

本实施例涉及的琼胶生产中的废水处理方法同实施例1，不同之处在于：步骤1中的pH为2.5，絮凝剂是浓度为200mg/L，分子量为10KDa的羧甲基壳聚糖，絮凝剂与废水的质量比为1：100，静置6小时；步骤2中的烘干条件为50℃；步骤3中的超滤膜是孔径为50nm的聚乙醚膜，超滤处理压力为1.0MPa；步骤4中的纳滤膜是孔径为10nm的Al₂O₃陶瓷膜，纳滤处理压力为0.6MPa；步骤5中的反渗透膜是孔径为1nm的聚酰胺膜，反渗透处理压力为0.5MPa。

实施例3：

本实施例涉及的琼胶生产中的废水处理方法同实施例1，不同之处在于：步骤1中的pH为5.5，絮凝剂是浓度为40mg/L，分子量为2KDa的壳聚糖，絮凝剂与废水的质量比为1：500，静置24小时；步骤2中的烘干条件为40℃；步骤3中的超滤膜是孔径为20nm的聚丙烯腈膜，超滤处理压力为1.5MPa；步骤4中的纳滤膜是孔径为5nm的聚乙烯醇膜，纳滤处理压力为1.5MPa；步骤5中的反渗透膜是孔径为0.5nm的醋酸纤维素膜，反渗透处理压力为1.0MPa。

实施例4：

本实施例涉及的琼胶生产中的废水处理方法同实施例1，不同之处在于：步骤1中的pH为4.5，絮凝剂是浓度为100mg/L，分子量为10KDa的羧甲基壳聚糖季铵盐，絮凝剂与废水的质量比为1：1000，静置8小时；步骤2中的烘干条件为45℃；步骤3中的超滤膜是孔径为30nm的TiO₂陶瓷膜，超滤处理压力为1.2MPa；步骤4中的纳滤膜是孔径为8nm的ZrO₂陶瓷膜，纳滤处理压力为0.7MPa；步骤5中的反渗透膜是孔径为0.6nm的醋酸纤维素膜，反渗透处理压力为0.8MPa。

Claims (7)

1.一种琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于包括絮凝、分离、超滤、纳滤和反渗透五个步骤：

(1)、絮凝：将琼胶生产过程中产生的废水集中在废水池中，搅拌混合后按照常规方法在废水中加入盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠将废水的pH值调节为2.5-7.5，再在废水池中加入浓度为10-200mg/L，分子量为2-20KDa的絮凝剂，絮凝剂与废水的质量比为1：10-1000，搅拌均匀后静置6-24小时，废水在絮凝剂的作用下充分絮凝，得到废水混合物；

(2)、分离：采用过滤或离心的方式分离步骤(1)得到的废水混合物，得到沉积物和上清液，将沉积物用200目筛绢过滤后放入烘箱中在40-60℃条件下烘干后作为饲料添加剂，将上清液收集备用；

(3)、超滤：选用孔径为10-50nm的超滤膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(2)得到的上清液在超滤膜处理压力为0.1-1.5MPa的条件下进行超滤，得到超滤浓缩液和超滤透过液，将超滤浓缩液倒入废水池重新絮凝和分离，将超滤透过液收集备用；

(4)、纳滤：选用孔径为1-10nm的纳滤膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(3)得到的超滤透过液在纳滤膜处理压力为0.1-1.5MPa的条件下进行纳滤，得到纳滤浓缩液和纳滤透过液，将纳滤浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离和超滤，将纳滤透过液收集备用；

(5)、反渗透：选用孔径为0.1-1nm的反渗透膜，采用连续式进水加反冲洗方式对步骤(4)得到的纳滤透过液在反渗透膜处理压力为0.1-1MPa的条件下进行反渗透，得到反渗透浓缩液和反渗透透过液，将反渗透浓缩液倒入废水池重新絮凝、分离、超滤和纳滤，将反渗透透过液收集备用。

2.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于所述絮凝剂包括壳聚糖、羧甲基壳聚糖和羧甲基壳聚糖季铵盐。

3.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于所述超滤膜是亲水性膜，包括醋酸纤维素酯膜、聚砜膜、聚醚酚膜、聚砜/聚醚酚膜、聚酰亚胺/聚醚酰亚胺膜、聚脂肪酰胺膜、聚丙烯腈膜以及Al₂O₃、TiO₂和ZrO₂的陶瓷膜。

4.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于所述纳滤膜包括醋酸纤维素酯膜、磺化聚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚乙烯醇膜以及Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂和SiO₂的陶瓷膜。

5.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于所述反渗透膜包括醋酸纤维素类酯膜和聚酰胺膜。

6.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于所述沉积物含有壳聚糖、海藻多糖、蛋白质和无机元素的营养物质，对养殖动物具有调节免疫力和增加营养的功效，能作为饲料添加剂。

7.根据权利要求1所述的琼胶生产中的废水处理方法，其特征在于琼胶生产过程中产生的废水中含有海藻多糖、蛋白和色素，废水与絮凝剂混合后，含有天然阳离子的絮凝剂与阴离子海藻多糖通过架桥作用、电荷中和作用以及与蛋白质和色素的相互作用使废水絮凝沉淀，絮凝处理后的废水混合物经过超滤除去其中残留的多糖和蛋白质，经过纳滤去除超滤渗透液中的高价离子使其仅含有Na⁺和K⁺的一价离子，经过反渗透得到的反渗透透过液的水质符合国家自来水标准GB5749-85，能够循环再利用于琼胶生产中的原料清洗和碱处理环节，达到琼胶生产全过程的零排放标准，节能环保。