CN107698086B - 酶制剂工业废水的综合处理方法 - Google Patents

酶制剂工业废水的综合处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种酶制剂工业废水的综合处理方法，其包括在减压条件下使包含硫酸钠的酶制剂工业废水浓缩至原体积的8‑15％，然后通过离心分离为液相和含水量为10wt％以下的固相；将液相用于循环浓缩；将固相在700‑760℃下灼烧3‑4小时，灼烧时产生的烟气在保持690‑750℃的温度下与碱性浆液接触，当温度降低至150‑200℃时使烟气进一步与臭氧接触；灼烧后的固体冷却至室温后得到白色粉末，进一步用作沉酶剂。

Description

酶制剂工业废水的综合处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，具体地涉及酶制剂工业废水的综合处理方法。
背景技术
目前国内酶制剂厂仍广泛采用硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等盐析工艺生产工业糖化酶、淀粉酶等，由此产生了大量含盐类的废水。对于这些含盐废水的处理，目前一般经过简单的蒸发浓缩，从废水中回收得到既黑又粘的盐固体，由于制得的盐固体杂质含量高，故不能再用于盐析，而是作为制备化肥的原料，甚至是生产过程中的固废。
酶制剂行业的废水中，主要含蛋白质、糖类及其它杂质，传统工艺仅能除去其中的部分杂质，而对于某些杂质特别是蛋白质类杂质很难除去。这是传统方法的最大缺陷之所在。因此，要解决现有技术存在的污染严重、生产成本高、经济效益低的缺点，必须将这部分杂质在废盐中除去。
另一方面，随着环保意识的增强，对于酶制剂废水处理提出了更加严格的要求。因此，急需以更低成本、更加环保的方式综合处理酶制剂废水的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种酶制剂工业废水的综合处理方法。通过本发明可以在生产酶制剂的同时，将传统上作为废物的酶制剂工业废水充分利用，回收高纯度硫酸盐，并且将处理时对环境产生的影响降至最低。因此，是一种更加环保的处理方法。具体地，本发明包括以下内容。
一种酶制剂工业废水的综合处理方法，其包括以下步骤：
(1)在减压条件下使包含硫酸钠的酶制剂工业废水浓缩至原体积的8-15％，然后通过离心分离为液相和含水量为10wt％以下的固相；
(2)将所述液相用于循环浓缩；
(3)将所述固相在700-760℃下灼烧3-4小时，灼烧时产生的烟气在保持690-750℃的温度下与碱性浆液接触，当温度降低至150-200℃时使烟气进一步与臭氧接触；
(4)灼烧后的固体冷却至室温后得到白色粉末，进一步用作沉酶剂。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述酶制剂为糖化酶和/或淀粉酶制剂。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述工业废水中硫酸钠的含量以重量体积比计为15-35％。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述浓缩的条件包括控制真空度为0.085MPa以下，温度为65-75℃。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述浓缩时加入0.01-0.10wt％消泡剂。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述碱性浆液通过喷射从上而下与所述烟气接触。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述碱性浆液包含氢氧化钙。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述碱性浆液为通过使电石渣与水混合得到的混合料，所述混合料中氢氧化钙的含量为10-30wt％。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述臭氧的浓度控制为1-15wt％。
根据本发明所述的处理方法，优选地，所述白色粉末中硫酸钠的含量为96wt％以上。
本发明的酶制剂工业废水的综合处理方法能够将废水的环境污染降至最低，并且回收的硫酸钠可以作为沉酶剂，实现循环利用，从而降低生产成本，提高经济效益。
在某些实施方案中，本发明的处理方法可将有效脱除在废水处理时产生的烟气中的有害成分，从而不会对环境产生再次污染。
在某些实施方案中，本发明的处理方法利用作为工业废物的电石渣制备碱性浆液来吸收废水处理时产生的烟气，从而在控制酶制剂生产时产生的污染的同时，还能进一步循环利用其他废物，实现工业废物的综合利用。因此，是一种环境友好型可持续发展的方法。
在某些实施方案中，本发明的处理方法产生的烟气处理浆液可进一步用于生产其他产品。例如，用于生产作为建筑材料的混合土，从而实现酶制剂工业废水处理后的零排放。
具体实施方式
通过解释以下本申请的优选实施方案，本发明的目的和优点将变得清楚。
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限之间以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
本发明中的“wt％”和“％”表示重量百比，除非另作说明。
本发明所述的酶制剂工业废水(本文有时也简称作“工业废水”或“废水”)是酶制剂生产时产生的含有高浓度悬浮有机物的废水。优选地，本发明的酶制剂工业废水包括使酶沉淀时产生的含有大量盐的废水。在某些实施方案中，本发明的废水中硫酸钠的含量以重量体积比计为15-35％(W/V)，优选20-35％(W/V)。
为了满足日益严格的环境保护要求，本发明的发明人对于酶制工业废水的处理进行了深入研究，克服了一系列技术问题，提出了采用灼烧处理酶制剂工业废水的工艺，从而解决了传统工艺中由于浓缩后杂质含量高而不能有效盐析，只能用作制备化肥原料甚至是作为固废的技术问题。本发明的处理方法包括一系列具体过程或步骤，通过这些过程或步骤的组合产生了意料不到的效果。例如，可以回收能够达到用作沉酶剂要求的高纯度硫酸钠粉末，并且处理过程可以实现零排放。具体地，本发明的处理方法包括以下过程或步骤。
本发明的综合处理方法包括在减压条件下使包含硫酸钠的酶制剂工业废水浓缩至原体积的8-15％。在某些实施方案中，浓缩的条件包括控制真空度为0.085MPa以下。真空度越高越有利于浓缩的进行，但是过高的真空度对于设备的要求也高，会增加处理成本。从成本和浓缩效率的角度，优选浓缩时的真空度为0.085MPa。
本发明的处理方法中浓缩时的温度可为65-75℃，在该范围内温度越高越有利于浓缩的进行。另外，该温度范围有利于杂质的分离。如果浓缩温度过高，致使浓缩物中杂质，特别是蛋白质类杂质的含量过高，不利于后期高纯度硫酸钠的回收。另一方面，如果浓缩温度过低，则浓缩效率降低，造成成本增高。当浓缩至原体积的8-15％时，可结束浓缩。此范围内的浓缩度能够保证硫酸钠充分析出。
在某些实施方案中，浓缩时可加入0.01-0.10wt％消泡剂，从而防止浓缩过程中可能存在的跑液现象。消泡剂为本领域内通常使用的任何物质。其类型并不特别限定。优选地，消泡剂的示例性实例包括聚合物复合矿物油、金属皂类消泡剂和有机硅类消泡剂。本发明还使用上述物质中的任一种或多种的组合。
本发明的处理方法在浓缩后可通过离心将固相分离，可采用本领域内已知的任何手段进行离心，离心的条件不特别限定，优选能够将固相中的含水量控制在10wt％以下，优选8wt％以下的任何方式。示例性离心条件包括在500-2000r/min的条件下离心20-30分钟。
根据本发明，控制含水量在10wt％以下的范围，可保证高温时水热解为H2和O2，从而有利于充分灼烧。相反过高或过低的含水量不利于灼烧。发明人发现通过本发明所述特定条件下的浓缩离心过程可除去废水中的部分杂质，例如，糖类等杂质。这对于本发明而言是重要的。
本发明的综合处理方法包括将离心得到的液相循环用于下一批的浓缩。具体地，可将液相并入另外的废水中并再次进行浓缩，从而避免因液相的排放带来环境影响。
本发明的综合处理方法还包括将固相进行灼烧的步骤。具体地，将固相在700-750℃，优选750℃下灼烧3-4小时，例如3.5小时。该温度范围是重要的。因为一方面在该温度范围下能够保证硫酸钠熔融，另一方面还可将固相中的杂质变为CO2和H2O。另外，发明人意外发现通过碱性浆液处理灼烧时产生的烟气可以有效除去其中对于环境有害的氮氧化物和烟灰，并且还能有效除去产生的刺激性气味，从而降低或减少可能对环境带来的不良影响。
对于碱性浆液产生有益效果的原因，目前仍不清楚，但发明人推测可能原因是在浓缩离心时虽然可除去糖类等杂质，但是对于蛋白质类杂质可能因变性等原因变为沉淀而残留于固相中，当灼烧时，由于灼烧不充分，部分蛋白质中的N产生严重影响环境的氮氧化物以及具有刺激性气味的分散的固体颗粒。碱性浆液具有氢氧化钙等碱性物质，当与烟气中的氮氧化物接触时部分氮氧化物发生反应生成硝酸盐或亚硝酸盐，从而脱氮。
在某些实施方案中，灼烧产生的烟气需要在保持690-750℃的温度下与碱性浆液接触。保持690-750℃的温度是重要的。这是因为在该温度范围下烟气中以熔融状态存在的少量硫酸钠，不会因温度降低而析出，从而不会因凝固而聚集于例如烟气输送管道。
本发明所述的碱性浆液为能够吸收灼烧时产生的烟气中的固体颗粒的液体。优选地，碱性浆液包含氢氧化钙。在某些实施方案中，碱性浆液中氢氧化钙的含量为10-30wt％。发明人发现可以使用通常作为固废的电石渣与水混合得到的混合料来有效脱除本发明所述烟气中的有害成分。因此，使用电石渣通过本发明的处理方法还可以实现以废治废，具有预料不到的技术效果。
在某些实施方案中，烟气与碱性浆液的接触可通过使碱性浆液从上而下喷淋烟气的方式进行。此方式可以保证浆液与烟气充分接触，以及烟气温度的降低和熔融硫酸钠在浆液中的溶解。
本发明的综合处理方法还包括当烟气温度降低至150-200℃时使烟气进一步与臭氧接触。臭氧可使用本领域内通常使用的设备来产生。优选地，控制产生的臭氧的浓度为1-15wt％。本发明人创造性将臭氧用于处理酶制剂工业废水，大大降低了废水处理工艺中造成的二次污染。另外，150-200℃的温度范围对于脱除烟气中的氮氧化物是得要的。
本发明的综合处理方法中，烟气处理后得到的浆液包含硫酸钙、硝酸钙等无机物。可作为建筑材料例如混凝土、纤维水泥制品的原料，从而可实现废物的充分利用，达到零排放的目的。
实施例
以下实施例仅用于示例性说明本发明的处理方法。在以下实施例中未做详细说明的步骤或过程、或者材料为本领域内通常已知的。
废水：来自山西恩泽生物技术有限公司的糖化酶工业的提取废液体，其中硫酸钠含量为29％W/V左右。
臭氧发生器：瑞士OZONIA(改装)
电石渣：来自某化工作，细度为200目，含水量30wt％左右。
实施例1
取10升提取废液体。在减压浓缩装置中浓缩，真空度为-0.086MPa，浓缩到1.1升，冷却3小时，此时室内温度是21℃，离心浓缩固液混合物22分钟，得到湿晶3300克，水分8％，然后放于沸化炉中，在720℃温度下灼烧200分钟。将产生的气体在保持700℃左右的情况下引入处理塔，处理塔上部设置喷淋装置，将电石渣加水制成的混合料(两者重量比1:9，pH10)从喷淋装置从上而下喷出与高温烟气接触，进行充分吸收。当烟气温度降至160℃左右时，由臭氧发生器制得的臭氧(10wt％)经臭氧增压风机、臭氧喷出管路进入处理塔，与烟气中的氮氧化物(尤其是NO)接触，被氧化。
灼烧后下层的固相冷却到室温，后获得2821克白色结晶，经检测，硫酸钠的含量为97％。可以进行回用。
实施例2
取10升提取废液体。在减压浓缩装置中浓缩，真空度为-0.086MPa，浓缩到1.0升，冷却3小时，此时室内温度是20℃，离心浓缩固液混合物25分钟，得到湿晶3500克，水分9％，然后放在沸化炉中在750℃温度下灼烧220分钟。将产生的气体在保持700℃左右的情况下引入处理塔，处理塔上部设置喷淋装置，将电石渣加水制成的混合料(两者重量比1:9，pH10)从喷淋装置从上而下喷出与高温烟气接触，进行充分吸收。当烟气温度降至160℃左右时，由臭氧发生器制得的臭氧(10wt％)经臭氧增压风机、臭氧喷出管路进入处理塔，与烟气中的氮氧化物(尤其是NO)接触，被氧化。
灼烧后下层的固相冷却到室温，后获得2598克白色结晶，经检测，硫酸钠的含量为98％。可以进行回用。
实施例3
取10升提取废液体。在减压浓缩装置中浓缩，真空度为-0.086MPa，浓缩到1.0升，冷却3小时，此时室内温度是21℃，离心浓缩固液混合物22分钟，得到湿晶3800克，水分10％，然后放在沸化炉中在760℃温度下灼烧200分钟。将产生的气体在保持700℃左右的情况下引入处理塔，处理塔上部设置喷淋装置，将电石渣加水制成的混合料(两者重量比1:9，pH10)从喷淋装置从上而下喷出与高温烟气接触，进行充分吸收。当烟气温度降至160℃左右时，由臭氧发生器制得的臭氧(10wt％)经臭氧增压风机、臭氧喷出管路进入处理塔，与烟气中的氮氧化物(尤其是NO)接触，被氧化。
灼烧后下层的固相冷却到室温，后获得2756克白色结晶，经检测，硫酸钠的含量为97.2％。可以进行回用。
表1.烟气处理结果
参考本申请的优选技术方案详细描述了本申请的生物材料去细胞洗脱装置，然而，需要说明的是，在不脱离本申请的精神的情况下，本领域技术人员可在上述公开内容的基础上做出任何改造、修饰以及变动。本申请包括上述具体实施方案及其任何等同形式。

Claims (7)

1.一种酶制剂工业废水的综合处理方法，其包括以下步骤：
(1)在减压条件下使包含硫酸钠的酶制剂工业废水浓缩至原体积的8-15％，然后通过离心分离为液相和含水量为10wt％以下的固相，其中，所述工业废水中硫酸钠的含量以重量体积比计为15-35％，浓缩条件为真空度0.085MPa以下，温度为65-75℃；
(2)将所述液相用于循环浓缩；
(3)将所述固相在700-760℃下灼烧3-4小时，灼烧时产生的烟气在保持690-750℃的温度下与碱性浆液接触，当温度降低至160-200℃时使烟气进一步与臭氧接触；
(4)灼烧后的固体冷却至室温后得到硫酸钠含量为96wt％以上的白色粉末，进一步用作沉酶剂。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中所述酶制剂为糖化酶和/或淀粉酶制剂。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中所述浓缩时加入0.01-0.10wt％消泡剂。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其中所述碱性浆液通过喷射从上而下与所述烟气接触。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其中所述碱性浆液包含氢氧化钙。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其中所述碱性浆液为通过使电石渣与水混合得到的混合料，所述混合料中氢氧化钙的含量为10-30wt％。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其中所述臭氧的浓度控制为1-15wt％。
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