壳聚糖生产废液的资源化处理
摘要：通过改进工艺流程，对壳聚糖生产中产生的废液综合治理， 回收废液中的蛋白质和熟石灰，不仅解决了壳聚糖生产的环境保护难题，而且变废为宝， 提高了经济效益。Ca（OH）2回收率97%，蛋白质回收率90%，废液经VTBR二级生化处理-Fenton试剂氧化-反渗透除盐后出水COD小于25mg/L，浊度小于2NTU，可作为壳聚糖生产工艺洗涤水回用。
关键词：壳聚糖 废水处理 回收利用
中水回用壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂，由于其自身结构上的特点，在水处理中已展现了良好的应用前景。其在饮用水[1]及污水领域，如在对含重金属离子[9]、印染废水、乳化液[6]、食品加工[7，8]、城市生活污水[5]、有机酸[10]等废水进行处理时均展现了良好的处理效果。但壳聚糖生产时，产生的工艺废水的特征为四高：高酸浓度、高碱浓度、高无机盐（主要是氯化钙等）含量和高有机物（主要是溶解性蛋白质、色素和脂肪等）含量。导致壳聚糖生产工艺污染严重，同时大量有用资源被浪费。而目前所采用的污染治理方法不是处理成本太高（精细法）， 就是二次污染和资源浪费严重（粗放法） [1、2] .因此，本文对壳聚糖生产废液进行污染治理与综合利用的新工艺—资源化处理工艺研究，调整和改进了壳聚糖的生产工艺流程，降低了酸碱消耗[11]，回收了氢氧化钙、蛋白质等有用物质，并使洗涤水回用，具有明显的环境和经济效益。
1. 改进的工艺流程
设计原理：针对传统工艺中存在反应时间长、浓碱消耗大、废液污染环境等问题，本文设计一套新的工艺流程，提出在静态浸润条件下制备壳聚糖[11]，工艺流程示意图见图1.如图1所示，此工艺分为三个阶段，每个阶段可以在废水处理的同时回收有一定附加值的资源，具有明显的经济效益和环境效益。本文主要阐述在本工艺基础上，壳聚糖生产废液的综合利用。
2.改进工艺分析
2.1 稀酸脱钙阶段
此阶段的废液中主要污染物为稀盐酸和氯化钙，用脱乙酰后的废碱液来调节该稀酸液的pH使之大于12，要达到此pH值，一般要消耗50%的前述碱液，得大量Ca（OH）2沉淀，收率97%.Ca（OH）2/壳聚糖产率质量比为2.22：1.
2.2 稀碱脱蛋白阶段
此阶段的污染物主要是NaOH 废液和蛋白质。有研究报道此阶段废水可以加碱后回用，继续脱蛋白[2]，但据本文在实际工厂考察，此部分出水COD、SS分别高达12000mg/L、2250mg/L，如果回用将影响蛋白质脱除，因此本工艺对此部分废水加浓硫酸调pH=4后。
图1壳聚糖改进工艺流程图
Fig 1 The Flow Chart of the Improved Craftwork
加壳聚糖絮凝剂沉淀回收蛋白质，每吨废水可得1.8kg粗蛋白。其上清液COD含量在4500 mg/L左右，采用VTBR二级生化-Fenton试剂氧化-反渗透除盐进行后续处理[3].（有关VTBR二级生化处理部分见另文发表）出水COD 23.7mg/L，浊度2 NTU，可回用做为壳聚糖生产工序洗涤用水。
2.3 浓碱脱乙酰基阶段
虽然在脱乙酰阶段，乙酰基的去除所消耗的氢氧化钠很少，不到氢氧化钠投加量的10%，但由于本工艺在浸润条件下脱乙酰，没有可分离碱液回用。但可将其通过洗涤稀释至5%左右，50%用于脱蛋白阶段，另外50%用于含Ca2+酸液中和。
3.各阶段出水水质分析
3.1脱钙后废水水质
以5g蟹壳为计算基准，脱钙阶段消耗30mL 5%盐酸溶液。当将脱钙后的蟹壳粉用水洗涤至pH值6-7时，需要消耗80mL水；向脱钙洗涤液中加90mL脱乙酰后洗涤碱液，pH值=12.5，COD为70mg/L，废液量为200mL.调其pH值为中性后除盐，含盐量（氯化钠）理论计算值为1.2%.出水由于COD小于100mg/L，不考虑进行生化处理，出水直接脱盐后回用。
3.2脱蛋白废水水质
以5g蟹壳为计算基准，脱蛋白阶段消耗20mL 5%氢氧化钠溶液。滤出的含蛋白碱煮液COD=21715mg/L，调pH值=4后加壳聚糖回收蛋白，上清液COD=19109mg/L；而后与100mL脱蛋白洗涤液COD= 1665 m g/L混合，混合后废液COD为4572mg/L.此部分废水进VTBR二级生化处理，出水COD=530mg/L，废液量120mL.本阶段反应没有新投加碱液，所用碱液是脱乙酰阶段回流碱液，所带入的盐份为此碱液被中和后硫酸钠盐，理论含量为1.3% [4].
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