[实用新型]一种甲壳素生产废碱液回收系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋化工领域，特别涉及甲壳素生产废碱液的回收装置或系统，以及擦用膜处理技术进行甲壳素生产废碱液的回收装置货系统。

背景技术

甲壳素(chitin)，聚β-(1-4)-N-乙酰-D-葡糖胺，又称甲壳质、几丁质、壳多糖，是一种维持和保护甲壳动物和微生物躯体的非常重要的天然线性氨基多糖，也是自然界中存在的唯一的阳离子多糖。甲壳素广泛存在于节足动物的外壳和翅膀中，也存在于真菌和藻类的细胞壁中，每年有相当巨大数量的甲壳素被生物合成，是地球上仅次于纤维素的第二大生物合成量的多糖。

甲壳素是医药、食品、化工、化妆品等行业的重要原料，自1811年法国人发现甲壳素以来，甲壳素及其衍生物的研究和生产得到了迅速地发展。中国从1952年开展甲壳素研究工作，20世纪90年代是中国甲壳素、壳聚糖研究、开发和生产的鼎盛时期，同时期也正是日本和美国甲壳素产品开发的的全盛时期。由于甲壳素和壳聚糖生产会产生严重的环境污染，日本、美国等发达国家不愿意生产，而是直接从中国采购，这促进了中国甲壳素和壳聚糖产业的大发展，使中国成为甲壳素和壳聚糖的生产大国和出口大国，目前世界上使用的甲壳素大多产自中国。据不完全统计，在我国沿海辽宁、山东、江苏、浙江等省份成规模的甲壳素生产企业多达100多家。

尽管甲壳素存在广泛，但到目前为止，世界上主要的商品甲壳素都是来源于虾、蟹壳。在虾、蟹等水产品加工后的甲壳废弃物中，甲壳素的含量达到10%-20%(干基)，同时还有大量蛋白质(30%-40%)及碳酸钙。目前甲壳素的制备方法，主要还是虾、蟹壳酸法脱钙、碱法脱蛋白质提取甲壳素。酸脱钙和碱脱蛋白生产甲壳素过程中会产生大量的酸、碱废水，因此很多国家的甲壳素生产受到限制，市场供应量急剧下降，市场供不应求，价格逐渐升高，同时由于甲壳素及其各种衍生物的重要、广泛的用途，使其市场需要量不断扩大。

据初步计算，生产1吨甲壳素约产生废碱液20吨，目前我国甲壳素的年生产能力6万吨左右，即我国甲壳素工业每年产生废碱液约达120万吨。这些废碱中含有大量的蛋白质(1%以上)、氢氧化钠，在不中和的情况下pH高达13以上，经中和沉淀后CODCr仍高达7000mg/kg以上。由于废碱液中含有大量的蛋白质、碱及钙、脂肪、色素等，其废水处理的费用相当高；如果不进行处理，大量碱及含蛋白质的生产废液的排放严重污染周边环境及海域，影响其他养殖业和沿海旅游业的发展。政府部门在“十三五”规划中对于减排降耗、环境治理等方面有着明确的任务和要求，废水排放问题在甲壳素生产中普遍存在，严重制约着甲壳素产业的可持续健康发展。

目前，国内外对于此类废水常规的处理方法是将废液和废水集中，经自然沉淀、PAC或PFS及PAM絮凝、再用厌氧或好氧方法来处理，经治理后的出水CODCr一般在l000 mg/L以上，不能达到国家的污水排放标准。同时，由于高浓度酸、碱中和后形成的高盐度，用一般的生化方法无法进行处理，因此，国内大量的生产厂家因为没有办法处理此类废水，直接排放到环境中去。采用超滤、纳滤二级膜过滤分离技术，将酸、碱废液分别处理，可以回收大部分的烧碱，以及蛋白质、虾青素等有用物质，实现过程废酸碱“零排放”，既解决了污染问题，又对资源进行了回收利用。

陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经1600℃高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料。它是由孔隙率30%~50%、孔径50nm~15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。它的结构通常为“三明治”式：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称功能分离层）。其中支撑层的孔径一般为1~20μm，孔隙率为30%~65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20~60μm，孔隙率为30%~40%；膜层具有分离功能，孔径从0.8nm~1μm不等，厚度约为3~10μm，孔隙率为40%~55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2~50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等种类。 陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与膜面垂直方向（径向）向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。