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食品工业废水的膜法处理与回用技术(二)
来源:阿瑞斯环保
2022-11-23
(27)

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,如图1所示,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2000~20000u、大豆低聚糖分子量为300~700u,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超过90%
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有效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%

用卷式PS的UF膜、卷式聚酰胺(PA)复合的RO膜处理大豆蛋白废水的研究表明,UF膜对乳清废水中蛋白回收率为90%~99%,RO膜浓缩回收废水中低聚糖
将大豆加工废水进行调pH值、离心、预过滤、微滤和调温等预处理;然后将预处理后的大豆加工废水在一定压力下通过UF膜系统,以提取大豆乳清蛋白;再将UF膜透过液送入NF膜系统,以提取大豆低聚糖并将其进行脱色处理;最后对NF膜透过液进行后处理以得到可回用于生产的水或符合排放标准的水

(2)ED/UF/RO组合膜法
大豆加工废水先用板框过滤机初滤,滤液泵入UF膜装置,脱除蛋白等杂质后,得到干物质约3%浓度的浓缩液,然后泵入RO膜装置浓缩成含干物质约15%的浓糖浆,再经ED脱盐、减压浓缩成含干物质约50%的浆状低聚糖产品,最后经喷雾干燥得到低聚糖粉

为了减少乳清废水中无机盐对NF特别是RO过程的影响,经预处理的乳清废水先进行ED法除盐,然后UF法提取可溶性蛋白,RO法浓缩低聚糖

3.2 去除污染物

用聚四氟乙烯(PTFE)膜组装成一体化MBR处理大豆加工废水,结果见表2
MBR对COD、BOD的去除率均在90%以上,效果显著

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槺水中制取植物脂多糖(LPS)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→LPS粗品→色谱分离→冷冻干燥→LPS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LPS提取液
UF后的米糠LPS提取液清澈透明,大分子蛋白和多糖杂质截留率分别为85.5%、99.6%,透过液中LPS、盐分含量几乎与前提取液中的浓度相当,即分别为9.57ug/L、1.27%
然后用管式PA膜NF处理UF透过液
NF浓缩8倍时,浓缩液中LPS的浓度增加了近7倍,无机盐去除率87.4%,NF透过水中无LPS检出

4.2 玉米加工废水

在厌氧上流式污泥床-换热器-MBR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688m2,处理废水量为500 m3/d
MBR装置的废水、出水的COD浓度分别为15000mg/L,400mg/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0.2MPa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.d),对有色料液的截留率,动态膜比高分子膜小20%~40%,髙分子膜的截留率为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,处理结果见表3
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

5.2 蔬菜加工废水

花菜漂洗水中的芳香化合物可以通过PV膜分离方法加以回收
使用优先透有机物的聚醚酰胺(PEA)膜和聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜,能够提取花菜漂洗水中的硫化物(二甲基二硫化物、二甲基三硫化物、S-甲基硫代丁酸盐)
用膜法回收土豆废水中的有价值成分,有很高的经济效益

6、肉类加工废水

肉类淋洗废水经预处理、NF膜除硬度、紫外杀菌后,回用于食品加工用水,经该工艺处理后的肉类淋洗废水,其电导率、TOC、浊度分别下降到 13~196us/cm、1.5~4mg/L、0.14~0.32NTU,无机离子和微生物浓度等都达到饮用水水质指标

香肠淋洗水的废水通过50um过滤→3um过滤→UV杀菌→二级膜处理后,一级和二级NF对前三项污染物的脱除率(%)分别为95.6、55.1,90.2、91.1,60.7、65.8,水质接近于饮用水指标,可以回用到生产

7、牛乳加工废水

牛乳废水中含有蛋白质和有毒重金属离子,对牛乳加工废水采用膜回收蛋白质、RO膜法去除重金属离子的工艺处理
经低压NF膜处理后,废水中的COD、电导率的去除率均达到98%,Cr、Pb、Ni、Cd等有毒重金属的去除率均达到100%; 二级RO膜法对COD、电导率和悬浮固体的去除率均在99%以上,再生的牛乳加工废水完全可以回用

干酪生产中的乳清废水经沉淀处理除去微细物后,UF浓缩提取乳清蛋白
根据UF工艺的不同条件,浓缩物中每克固体含乳清蛋白为35%、60%、80%不等
加水稀释、循环运行UF浓缩物,可以进一步去除乳糖和盐,获得髙纯度、高含量的乳清蛋白

8、饮料加工废水

饮料工业完全是一个“水工业”,耗水量大,废水排放量大,但回收利用潜力也很大
近几年全球许多地方掀起“太空水”、“纯净水”风暴,新鲜水用量与废水排放量同步增长
就整个食品饮料工业而言,产品制造用水的净化处理、原料和器具清洗以及生产场所冲洗等排放的废水,都可以用膜法工艺处理回用
砂糖精制工厂排水经NaClO处理、炭柱脱色、RO膜脱盐,再生废水回用是经济的

9、废水中有机物的去除

正如前述,处理食品工业废水中的微量有机物,例如醇、酸、酯、酚和氯化烃等,用生物法因其浓度较高和不稳定性,难以分解完全;用吸附、蒸馏、萃取等方法费用昂贵
1980年后期,美国MTR公司开发了硅橡胶为活性层的PV复合膜卷式组件和Per Vap系统装置,建立了PV法处理三氯乙烷工业废水的示范工程

10、结束语

食品工业的废水可以通过膜技术处理,废水净化回用,高价值物质回收利用,经济效益和环境效益显著

巳建成运行的食品废水处理工程表明,组合不同膜技术的膜集成工艺处理食品工业废水,具有高效、节能的优点
由于食品产品的生产工艺的特殊性、产品的创新性,因此,废水处理具有一定的难度
加大新型分离膜及其废水工艺的开发,注重新型膜集成工艺的应用,食品工业废水处理及其资源化将会有良好的发展前景


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