Патент на изобретение №2296721

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЕЩЕСТВ БЕЛОК-ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к регенеративным способам очистки низкоконцентрированных (до 300 мг/л) сточных вод, содержащих вещества белок-липидной природы при концентрации белковых веществ в очищаемой воде выше 50 мг/л и концентрации жировых веществ от 50 до 250 мг/л, и может быть использовано при очистке сточных вод предприятий пищевой и рыбной промышленности с возможностью утилизации выделенного продукта. Выделение из сточных вод веществ белок-липидной природы осуществляют путем введения растворов коагулянта и флокулянта поэтапно: сначала в сточные воды вводят 1%-ный раствор альгината натрия в качестве флокулянта, перемешивают, затем вводят 1%-ный раствор хитозана в качестве коагулянта и выделяют осадок, причем дозы вводимых флокулянта и коагулянта составляют 25-30 мг/л. Способ обеспечивает повышение степени очистки сточных вод и улучшение качества выделенного продукта с целью его дальнейшего использования в качестве добавки в корм для животных. 1 табл.

Изобретение относится к регенеративным способам очистки низкоконцентрированных (до 300 мг/л) сточных вод, содержащих вещества белок-липидной природы при концентрации белковых веществ в очищаемой воде выше 50 мг/л и концентрации жировых веществ от 50 до 250 мг/л, и может быть использовано при очистке сточных вод предприятий пищевой и рыбной промышленности с возможностью утилизации выделенного продукта.

Известен способ очистки сточных вод от белков и жиров, включающий их обработку раствором фермента пепсина с рН 2,0-2,5, нагревание до 50-60°С и выдерживание сточных вод с раствором пепсина при этой температуре в течение 5 минут, отделение осадка (а.с. СССР, 700461, МПК-2 С02F 1/28. заявл. 11.05.78, опубл. 30.11.79). Степени очистки от жира и белка высокие, а именно: составляют соответственно 99% и 95%. Однако дороговизна и дефицитность фермента пепсина существенно удорожает способ очистки сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности, включающий введение в сточные воды в качестве коагулянта отработанного раствора, образующегося в результате очистки поверхности теплообменного оборудования от накипи отходами производства процесса алкилирования, отделение осадка. Доза коагулянта при максимальной степени извлечения взвешенных веществ 96,3% и жиров 95% составляет 125 мг/л (а.с. СССР, 1810307, МПК-5 C02F 1/52, заявл. 26.06.91, опубл. 23.04.93). Способ экономически эффективен за счет снижения себестоимости очистки, но позволяет извлекать в основном жир. Кроме этого, полученный в результате подобной обработки осадок вряд ли можно использовать в качестве корма для животных.

Известен способ извлечения белковосодержащих соединений из жидких отходов, включающий обработку жидких отходов коагулянтом, основным оксихлоридом алюминия (ОХА), в количестве не менее 150 мг сухого вещества на 1 л жидких отходов, осаждение и извлечение примесей (заявка РФ №93049669, МПК-6 C02F 1/52, заявл. 29.10.1993, опубл. 20.06.1996). Однако этот способ позволяет извлекать, в основном, белок. Кроме того, извлеченный белок не может быть использован в кормовых целях, т.к. содержит ионы алюминия.

Известен способ получения белкового продукта из промывных вод, включающий осаждение белковых веществ 2%-ным уксуснокислым раствором хитозана и последующее их выделение (патент РФ 2137390, МПК-6 А23J 1/04, A23L 1/326, заявл. 07.10.1998, опубл. 20.09.1999). Степень извлечения белковых веществ довольна высока и составляет 88-92%. Однако способ позволяет извлекать в основном белок, а не жир.

Известен способ осветления и обезжиривания раствора белкового ферментативного гидролизата, включающий доведение рН раствора гидролизата соляной кислотой до значения не более 6,5, добавление раствора хитозана из расчета 1 г на 50-200 сухих веществ гидролизата, перемешивание, добавление гидрооксида натрия, перемешивание и отделение осадка (патент РФ 2193330, МПК-7 А23J 3/30, заявл. 19.05.2000, опубл. 27.11.2002). Способ эффективно позволяет извлекать из растворов ферментативных белковых гидролизатов липиды и крупные негидролизованные белковые молекулы, при этом в растворе остаются низкомолекулярные белковые молекулы и гидролизованные белковые молекулы. Кроме того, использование в способе неорганических электролитов, соляной кислоты и гидрооксида натрия нежелательно для дальнейшего использования извлеченного осадка в качестве корма для животных.

Сточные воды предприятий пищевой и рыбной промышленности представляют собой устойчивую эмульсию жира в воде, стабилизированную веществами белковой природы. Наибольшие затруднения вызывает глубокая очистка воды, содержащей низкие концентрации белка и жира (до 300 мг/л).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении степени очистки сточных вод от веществ белок-липидной природы, улучшение качества выделенного продукта с целью его дальнейшего использования в качестве корма для животных.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе очистки низкоконцентрированных сточных вод от веществ белок-липидной природы, включающем введение растворов коагулянта и флокулянта, перемешивание, выделение осадка, введение растворов коагулянта и флокулянта осуществляют поэтапно: сначала в сточные воды вводят 1%-ный раствор альгината натрия в качестве флокулянта, перемешивают, затем вводят 1%-ный раствор хитозана в качестве коагулянта и выделяют осадок, причем дозы вводимых флокулянта и коагулянта составляют 25-30 мг/л.

Отличительными признаками предложенного способа являются поэтапное введение в сточные воды растворов коагулянта и флокулянта, а именно: сначала в сточные воды вводят 1%-ный раствор альгината натрия в качестве флокулянта, перемешивают, затем вводят 3%-ный раствор хитозана в качестве коагулянта, причем дозы вводимых флокулянта и коагулянта составляют 25-30 мг/л.

Выбор природных полисахаридов в качестве коагулянта (хитозан) и флокулянта (альгинат натрия) обусловлен тем, что процесс агрегирования веществ белок-липидной природы в присутствии макромолекул полисахаридов можно рассматривать как результат агрегирования белковых частиц за счет нейтрализации функциональных групп белковых макромолекул и «мостичного» механизма связывания белковых частиц макромолекулами полисахаридов, а также как результат солюбилизации веществ липидной природы макромолекулами полисахаридов. В результате этих процессов, по всей видимости, образуются своеобразные интерполимерные комплексы, состоящие из жировых и белковых компонентов, связанных между собой полимерными мостиками из макромолекул полисахаридов, что значительно облегчает процесс их флотации. Как показали исследования, добавленный первым альгинат натрия играет роль флокулянта, электростатически взаимодействуя с положительно заряженными функциональными группами белка, в результате чего макромолекулярные цепи белка подвергаются конформационным изменениям с уменьшением степени упорядоченности. Это увеличивает доступность отрицательно заряженных участков белка для добавленного позже хитозана, нейтрализующего заряд молекул белка и выполняющего роль коагулянта. Следствием взаимодействия разноименно заряженных макромолекул флокулянтов является лавинообразное развитие процесса агрегирования, в который вовлекаются и белок-липидные компоненты раствора. При этом образуются интерполимерные хорошо флотируемые, биоразлагаемые комплексы, состоящие из белок-липидных компонентов и полисахаридов.

Пример. При реализации способа 5 л сточной воды белкового завода очищают от механических примесей. Уровень загрязнения сточной воды по ХПК составляет 150 мг/л. В сточную воду добавляют 12,5 мл 1%-ного раствора альгината натрия (125 мг на 5 л сточной воды), осторожно перемешивают в течение 3-5 мин, затем добавляют 12,5 мл 1%-ного раствора хитозана (125 мг на 5 л сточной воды). Затем сточные воды немедленно направляют в установку напорной флотации. Образовавшийся в результате флотации пенный продукт удаляют механически. ХПК очищенной воды составляет 34 мг/л, т.е. степень очистки составила 77,3%.

Выбранная концентрация полисахаридов в сточной воде обусловлена тем, что при их концентрации менее 25-30 мг/л не достигается значительной скорости агрегирования и степени очистки. При концентрации полисахаридов более 25-30 мг/л скорость агрегирования максимальна, а степень очистки существенно не растет, в связи с чем увеличивать концентрацию полисахаридов экономически невыгодно. Данные об эффективности очистки сточных вод приведены в таблице.

Извлеченные с помощью полисахаридов вещества белок-липидной природы могут быть использованы в качестве кормовых добавок для животных, поскольку полисахариды не только не токсичны и не содержат ионов тяжелых металлов, но и способны оказывать положительное влияние на качество корма. Прошедшая очистку вода не содержит токсичных ионов неорганических коагулянтов и молекул синтетических высокомолекулярных флокулянтов, которые не являются биоразлагаемыми соединениями, а зачастую являются токсичными для микроорганизмов активного ила и водоемов-приемников очищенной воды.

Предлагаемый способ очистки не требует значительного переоборудования существующих технологических линий очистки сточной воды. Кроме того, в результате исключения из технологического цикла неорганических электролитов-коагулянтов снижается коррозионная активность очищенной сточной воды, и, как следствие, увеличивается срок службы аппаратов и трубопроводов.

Формула изобретения

Способ очистки низкоконцентрированных сточных вод от веществ белок-липидной природы, включающий введение растворов коагулянта и флокулянта, перемешивание, выделение осадка, отличающийся тем, что введение растворов коагулянта и флокулянта осуществляют поэтапно: сначала в сточные воды вводят 1%-ный раствор альгината натрия в качестве флокулянта, перемешивают, затем вводят 1%-ный раствор хитозана в качестве коагулянта, причем дозы вводимых флокулянта и коагулянта составляют 25-30 мг/л.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.10.2007

Извещение опубликовано: 27.06.2009 БИ: 18/2009