CN104692504A

CN104692504A - 一种天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法

Info

Publication number: CN104692504A
Application number: CN201310658367.8A
Authority: CN
Inventors: 陈继平; 龚英; 刘光娇; 陆俊余
Original assignee: Yunnan Normal University
Current assignee: Yunnan Normal University
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明涉及一种天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法。步骤：（1）加入天然有机高分子絮凝剂；（2）加入无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂；（3）过滤；（4）烘干、粉碎。本发明的优点：（1）联合利用天然有机高分子絮凝剂和无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂预处理天然橡胶废水，可使粗蛋白质最高回收率接近88%，絮凝剂总用量可低至105mg/L；（2）可使回收蛋白质后的废水化学需氧量（COD_Cr）值下降70%以上，极易采用氧化曝气法或常规活性污泥法对后续低蛋白质浓度废水进行处理；（3）处理工艺简单，投资成本低廉，经济效益及环境效益明显。

Description

一种天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法

技术领域

本发明属于环境工程之水处理领域，具体涉及一种天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法。

背景技术

天然橡胶具有加工性能好、价格低廉等优点，它的主要用途有汽车轮胎、胶带、胶鞋、胶管等，是世界性战略物资和工业原料。据统计，2012年东南亚天然橡胶种植面积达1061万公顷，开割面积达753万公顷。由于气候原因，我国天然橡胶种植面积和产胶量位居世界第5位，且产胶区主要分布在海南岛和云南西双版纳。

由橡胶树采集得到的天然胶乳经凝块、压皱、脱皮等工艺制成干胶，再进一步加工得到天然橡胶制品。在天然橡胶加工过程中，除加氨水保鲜和加甲酸作凝固剂之外，不添加其它任何有毒物质，但所排出废水水量大、酸度高，且含有大量蛋白质等水溶性有机物。天然橡胶加工废水造成的污染一直制约着橡胶产业发展。

现有的天然橡胶生产废水的处理主要是采用厌氧和兼性塘***、氧化塘***、活性污泥***、生物转盘法、地面排放等，这些方法均不足完善，不能对废水中大量有机物进行资源化利用。近年来，改进的橡胶废水综合利用处理方法有（1）利用甲烷菌使废水厌氧发酵而产生沼气，作为干燥橡胶的部分热源，但发酵后废液依然达不到国家排放标准；（2）采用液态发酵法将橡胶废水制成液态肥，此方法制得的液态肥浓度低，销售过程中运输不便，运输成本高；（3）利用锯末、谷壳等生物有机固态物料吸附橡胶废水，然后在70~85℃发酵获得生物有机肥(林文权. 一种橡胶生产废水的处理方法. 中国发明专利，授权公告号：CN 102020360 B.)，此方法以橡胶废水的全部组成为原料，制得的固态肥含有未发酵转化的橡胶、树脂颗粒等固态物，会堵塞土壤孔隙，并且经过浓缩富集后，固态肥中K、Mg、Ca等离子浓度高，会侵蚀土壤，最终影响作物生长。

天然橡胶废水含有质量百分比浓度为0.5~1%的蛋白质，是废水高化学需氧量（COD_Cr值）的主要来源之一。这些植物蛋白不含有重金属等危害物，绿色安全，不仅可用作生物有机肥的原料，还可作为动物饲料中植物蛋白原料。将蛋白质从天然橡胶废水中分离回收是一个既可资源化利用天然橡胶废水，变废为宝的举措，又可达到预处理废水，有效降低废水中蛋白质浓度，为氧化曝气法等常规的天然橡胶废水处理工艺提供基础。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种天然橡胶废水预处理和回收粗蛋白质的方法，为橡胶废水预处理及蛋白质资源回收提供一种选择。

天然橡胶废水中蛋白质回收未见报道。为完成本发明的任务，本发明人深入分析了天然橡胶废水的组成特点，在此基础上提出了联合利用天然有机高分子絮凝剂和无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂，采用化学絮凝法预处理废水和回收粗蛋白质的方法。

本发明提供方法的工艺步骤和条件如下：在30转/分钟搅拌速度下，向天然橡胶废水中加入天然有机高分子絮凝剂溶液，搅拌至少10分钟，然后加入无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂溶液，搅拌至少10分钟，接着将溶液静置至少30分钟，过滤收集沉淀，在50℃烘干后粉碎即可。

上述方法中所用的天然有机高分子絮凝剂溶液的质量百分比浓度为0.5~3%，加入后使废水中天然有机高分子絮凝剂的浓度为5~90mg/L；所用的无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂溶液的质量百分比浓度为10~20%，加入后使废水中无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂的浓度为100~1000mg/L；加入天然有机高分子絮凝剂或无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂溶液后搅拌时间均为10~60分钟；溶液静置时间为30~180分钟。

上述方法中所用的天然有机高分子絮凝剂可以为壳聚糖、海藻酸钠、葡甘聚糖中的至少一种，所用的无机凝聚剂可以为明矾、硫酸铁中的至少一种，所用的无机高分子絮凝剂可以为聚合三氯化铝、聚合硫酸铁中的至少一种。

蛋白质表面带有电荷和水膜，在水溶液中是以稳定的胶体形式存在。本发明提供的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，巧妙利用了天然有机高分子絮凝剂长链大分子对废水中蛋白质胶粒具有吸附作用，不仅可通过“架桥”的形式促使胶粒聚集，而且还可破坏蛋白质表面水化膜，从而促使蛋白质产生沉淀；接着，利用无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂对蛋白质表面电荷产生中和或离子压缩作用，进一步破坏蛋白质胶体的稳定性，促使蛋白质产生沉淀，最终达到从天然橡胶废水中分离回收粗蛋白质的目的。研究证实，经本发明提供的方法预处理天然橡胶废水可使粗蛋白质最高回收率接近88%，絮凝剂总用量可低至105mg/L；与此同时，天然橡胶废水中由蛋白质产生的COD_Cr值也可下降70%以上。因此，本发明提供的方法兼具天然橡胶废水中粗蛋白质回收和废水预处理双重功效。

本发明具有以下优点：

1）本发明提供的方法通过联合利用天然有机高分子絮凝剂和无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂预处理天然橡胶废水，粗蛋白质回收率高，絮凝剂用量低。

2）本发明回收的粗蛋白质不含有重金属等危害物，绿色安全，并且可通过简单加稀酸的方法除去橡胶烃等颗粒物质，纯化所得蛋白质可用作生物有机肥料的原料或动物饲料的植物蛋白原料，有助于实现天然橡胶废水蛋白质的精细化资源利用途径开发，经济效益明显。

3）经本发明提供的方法回收粗蛋白质后，废水化学需氧量（COD_Cr值）可下降70%以上，极易采用氧化曝气法或常规活性污泥法对后续低浓度废水进行处理。

4）本发明所用材料有天然有机高分子絮凝剂、无机凝聚剂、无机高分子絮凝剂，来源广泛、价格低廉，工艺和操作简单、容易控制，投资成本低廉，实用可行。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

实施例1

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为1%壳聚糖酸溶液，使得废水中壳聚糖的浓度为60mg/L，搅拌30分钟后，加入质量百分比浓度为10%的聚合三氯化铝水溶液，使得废水中聚合三氯化铝浓度为500mg/L，搅拌30分钟后，静置60分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的83.0%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了72.5%。

以上所用壳聚糖溶液是通过将壳聚糖溶于质量百分比浓度为1%醋酸溶液制备的。

实施例2

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为1%壳聚糖酸溶液和质量百分比浓度为1%的海藻酸钠水溶液，使得废水中壳聚糖和海藻酸钠的浓度均为20mg/L，搅拌40分钟后，加入质量百分比浓度为15%的硫酸铁水溶液，使得废水中硫酸铁浓度为300mg/L，搅拌10分钟后，静置90分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的80.0%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了71.5%。

实施例3

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为1%壳聚糖酸溶液，使得废水中壳聚糖的浓度为5mg/L，搅拌20分钟后，加入质量百分比浓度为10%的明矾水溶液，使得废水中明矾浓度为100mg/L，搅拌30分钟后，静置90分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的76.9%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了70.3%。

实施例4

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为1%壳聚糖酸溶液和质量百分比浓度为1%的葡甘聚糖水溶液，使得废水中壳聚糖和葡甘聚糖的浓度均为20mg/L，搅拌40分钟后，加入质量百分比浓度为20%的聚合三氯化铝水溶液和质量百分比浓度为20%的聚合硫酸铁水溶液，使得废水中聚合三氯化铝和聚合硫酸铁浓度均为400mg/L，搅拌40分钟后，静置180分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的87.9%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了74.8%。

实施例5

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为0.5%海藻酸钠水溶液，使得废水中海藻酸钠的浓度为5mg/L，搅拌10分钟后，加入质量百分比浓度为20%的聚合硫酸铁水溶液，使得废水中聚合硫酸铁浓度为1000mg/L，搅拌60分钟后，静置120分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的78.3%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了70.9%。

实施例6

取一定量天然橡胶生产废水，在30转/分钟搅拌速度下加入质量百分比浓度为3%葡甘聚糖水溶液，使得废水中葡甘聚糖的浓度为90mg/L，搅拌60分钟后，加入质量百分比浓度为15%的明矾水溶液，使得废水中明矾浓度为750mg/L，搅拌40分钟后，静置30分钟，过滤。将所得的固体在50℃烘干后粉碎。回收的粗蛋白质的质量为废水中蛋白质总质量的86.4%，经蛋白质回收后废水的COD_Cr值下降了73.6%。

Claims

1.一种天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，其特征在于通过联合利用天然有机高分子絮凝剂和无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂预处理天然橡胶废水，可使粗蛋白质最高回收率接近88%，絮凝剂总用量可低至105mg/L，并可使回收蛋白质后的废水化学需氧量（COD_Cr值）下降70%以上，极易采用氧化曝气法或常规活性污泥法对后续低蛋白质浓度废水进行处理。

2.根据权利要求1所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：在30转/分钟搅拌速度下，向天然橡胶废水中加入天然有机高分子絮凝剂溶液，搅拌至少10分钟，然后加入无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂溶液，搅拌至少10分钟，接着将溶液静置至少30分钟，过滤收集沉淀，在50℃烘干后粉碎即可。

3.根据权利要求1或2所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法中所用的天然有机高分子絮凝剂溶液的质量百分比浓度为0.5~3%，加入后使废水中天然有机高分子絮凝剂的浓度为5~90mg/L，搅拌时间为10~60分钟。

4.根据权利要求1或2或3所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法中所用的天然有机高分子絮凝剂可以为壳聚糖、海藻酸钠、葡甘聚糖中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法中所用的无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂溶液的质量百分比浓度为10~20%，加入后使废水中无机凝聚剂或无机高分子絮凝剂的浓度为100~1000mg/L，搅拌时间为10~60分钟。

6.根据权利要求1或2或5所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法中所用的无机凝聚剂可以为明矾、硫酸铁中的至少一种。

7.根据权利要求1或2或5所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法中所用的无机高分子絮凝剂可以为聚合三氯化铝、聚合硫酸铁中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的天然橡胶废水预处理和粗蛋白质回收的方法，该方法向天然橡胶废水中加入絮凝剂后的静置时间为30~180分钟。