北京莱金源水处理技术有限公司
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高温冷凝水除铁锰过滤器膜法处理食品工业废水与回用技术
除铁锰过滤器膜法处理食品工业废水与回用技术
食品工业包括饮料工业是耗水大户,这些耗用的水仅少部分用于食品生产本身,大部分是用于食品生产过程洗涤和清洁的,因此完全可以将这些废水加以回收利用。基本上以粮食为主要原料的发酵工业所产生的污染物主要是由于粮食未被充分利用造成的,因此,排入水环境的污染物绝大部分是具有回收价值的产品和副产品。
1.1 处理酵母废水
(1) UF 膜法。X先用离心法去除废水中90 %的悬浮物,再用卷式UF 膜组件,在一定压力和流速下,色度去除率可> 97 % ,浓缩达10 倍,膜寿命预计为5 年。采用8 英寸卷式UF 膜,总膜面积1 176m2 ,在上述操作条件下,处理废水量为200 m3/ d ,与蒸发法相比,每吨废水的处理费用节约了1516 % 。去除酒精厂酵母分离产生的废水,即对酒精废液→离心分离→滤渣→干燥→酵母饲料生产过程中离心分离出来的滤液,用热交换器降温至65 ℃(适合UF 膜的运行温度) ,经过滤器预处理后,将清液泵入UF 膜装置处理。UF 膜法回收50 %蛋白质,其投资费用为蒸发系统的25 % ,运行费用仅为蒸发浓缩法的20 %。
(2) UF/ NF 组合膜法。采用卷式UF 组件以及复合膜卷式NF 组件,以循环浓缩方式,处理以蔗糖废糖蜜为原料、生产酒精酵母的酵母生产废水。工程运行结果表明,UF 对残糖和氨、氮的分离率一般在15 %～35 %。由于残糖和氨氮是酵母发酵过程中的营养成分,因此UF 透过液可被重新回用于发酵工序。NF 膜对废水的COD 去除率> 90 % ,并接近或达到废水排放标准。采用天然的、正电荷的壳聚糖絮凝剂对酵母生产废水有较好的预处理效果,脱色率>60 % ,COD 去除率约20 %。
1.2 酿酒废水
糖蜜生产酒精的企业排放的废水中由焦糖色素产生的COD、BOD 及色度是生物法难以去除的。用MBR 与NF 膜集成工艺处理糖蜜制酒精厂排放废水,出水的COD、色度都达到X一X排放标准,废水回收率> 80 %。采用复合的中空纤维大孔膜装置(X大膜面积为由55 支元件组装成的385 m2) 处理酿酒工业废水的效果。该复合膜表面涂覆了具有强亲水性和强抗蛋白质粘附性能的PVA ,因此该复合膜对于富含蛋白质的食品工业废水有很好的去除效果。经该大孔复合膜处理后,废水中的BOD、SS 的含量都远低于废水排放标准。
2 味精废水
味精生产过程产生的废水中残留等电点提取后的谷氨酸发酵废液为含高浓度COD cr 、BOD5 和高浓度NH32N、SO42 - ,难以用生化法处理的废水。
(1) UF 膜法。采用截留分子量为1 万的UF 膜对味精厂排放的废水进行除菌体和大分子蛋白等成分的处理,在操作温度、运行压力、浓缩倍数等较佳操作条件时,废水中SS、CODcr 的去除率分别为99 %、30 % ,为后序的生物法减轻了处理负荷,可将回收的蛋白进行综合利用。用膜材料分别为聚砜、聚丙烯腈的UF 处理后,COD 降低34 % ,味精废水中菌体去除率达99 % ,浓缩倍数达5 倍 。用稀HCl 水溶液反压清洗可恢复膜的水通量。PAN 膜由于亲水性好,对菌体吸附性小,因而水通量高于PS膜。
谷氨酸发酵废水经甲壳素和碱式氯化铝混合絮凝、低速离心机分离后,上清液进入UF 系统处理。经UF 膜处理后,透过液中COD、BOD 去除率都>96 % 。经混凝2离心2UF 的组合工艺处理的谷氨酸废水,接近或达到X水污染物综合排放标准的二X排放标准。
(2) ED 膜法。L2谷氨酸( L 2GA) 浓度为01001～0102 mol/ L 的水溶液,经ED 处理后,淡室、浓室中的L 2GA 浓度分别为5 ×10 - 5 mol/ L 、0105 mol/ L ,淡室的水可以排放或回用,浓室回收了L 2GA。
(3)MBR 法。用聚乙烯( PE) 中空纤维型MBR法处理味精废水,效果显著。在容积为6189 m3 的玻璃钢槽内,放置6 支横置式<2 000 ×L 3 000 mm 中空纤维膜组件,24 h 连续曝气运行,废水中的BOD、SS、总氮,从1 900～5 500 mg/ L 、467～2 800 mg/ L 、68～410 mg/ L 下降到1～511 mg/ L 、1 mg/ L 以下、018～2918 mg/ L[13 ] 。
3 大豆乳清废水
大豆分离蛋白(SPI) 经酸沉后产生的乳清废水,通过絮凝离心处理,可以去除乳清中65 %左右的脂肪、90 %左右的悬浮固体。在絮凝离心处理后的乳清废水进入MF 膜装置,在蛋白质损失只有10 %左右的情况下,脂肪去除率高达90 %以上,悬浮固体可被全部去除 。
3.1 回收蛋白、低聚糖
(1) UF/ (NF) RO 组合膜法。根据回收废水的成分及回用水的要求,在合适的膜过程,可以回收到不同的高价值产品,如可溶性蛋白、低聚糖和纯水。由于乳清蛋白分子量为2 000～20 000u、大豆低聚糖分子量为300～700 u ,因此采用UF 膜和NF 膜技术,可以将这2 种物质分离。研究表明,用UF 膜可回收乳清废水中几乎所有的蛋白质; 用NF 膜浓缩UF 透过液,对大豆低聚糖中功能性成分水苏糖和棉子糖的回收率X过90 %。UF 浓缩液经双效蒸发浓缩和喷雾干燥即可得到成品乳清蛋白粉。大豆乳清废水经过粗过滤、脱色除盐后,用PS的UF膜去除废水中的杂蛋白,再用NF 或RO 浓缩提取低聚糖。结果表明,UF X地脱除了乳清废水中的蛋白;选用的NF 膜和RO 膜都能把乳清液中的低聚糖100 %回收,低聚糖的浓度从起始的1 %提高到12 %。
4 谷物加工废水
4.1 米糠水中米糠脂多糖的提取
通过以下工艺可以从米糠水中制取植物脂多糖(L PS) :米糠水提取→等电点分离蛋白→UF 净化→NF 脱盐浓缩→有机溶剂分步沉淀→L PS 粗品→色谱分离→冷冻干燥→L PS 成品。用聚偏氟乙烯(PVDF) 中空纤维膜UF 净化经等电点分离蛋白后的米糠L PS 提取液。UF 后的米糠L PS 提取液清澈透明,大分子蛋白和多糖杂质截留率分别为8515 %、8916 % ,透过液中L PS、盐分含量几乎与UF 前提取液中的浓度相当,即分别为9157μg/L 、1127 %。然后用管式PA 膜NF 处理UF 透过液。NF 浓缩8 倍时,浓缩液中L PS 的浓度增加了近7倍,无机盐去除率8714 % ,NF 透过水中无L PS 检出。
4.2 玉米加工废水
在厌氧上流式污泥床2换热器2MBR 工艺处理玉米加工废水中,采用聚醚砜( PES) 为膜材料的MBR装置总膜面积为688 m2 ,处理废水量为500 m3/ d。MBR 装置的废水、出水的COD 浓度分别为15 ,000mg/ L 、400 mg/ L ,COD 的去除率达97 % 。
5 果蔬加工废水
5.1 水果加工废水
在果蔬加工物料的过滤操作过程中,果蔬汁中的胶体、蛋白质等在过滤器材的微孔过滤介质上形成动力膜。糖蜜、菠萝蜜等都是动态膜的材料。在多孔陶瓷管上动力形成的蔗糖糖蜜膜与甜菜糖蜜膜相比,膜结构更致密,孔径更均一。在012 MPa 压力、4 m/ s错流流速和60 ℃运行温度下,处理浓度为50 %糖蜜料液时,动态膜的渗透通量比高分子膜大4 倍,为20L/ (m2·h) ,对有色料液的截留率,动态膜比高分子膜小20 %～40 % ,高分子膜的截留率为80 %。由此可见,动态膜在处理果蔬加工废水中有着特殊的作用。用膜法处理橄榄洗涤水可以克服生物曝气池处理存在占地费用高、处理效果不好等问题。橄榄洗涤废水经200 目筛网过滤,再用100 个具有宽流道
结构的NF 膜元件,在高的料液流量和错流流速下运行 。膜技术代替传统的沉降池处理方法能高效回收浸泡橄榄后的盐水。
