CN101195652A - 一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法 - Google Patents

一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法 Download PDF

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张永锋
吉仁塔布
王海
崔景东
李利军
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Abstract

本发明公开了一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其包括有如下步骤：(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液；(2)滤出液经低压泵进入超滤系统回收乳制品废水中的蛋白质，得超滤透过液；(3)超滤透过液经高压泵进入纳滤系统以回收其中的乳糖，通过纳滤系统所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。优点在于：本发明提供了一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的技术，同时实现了乳制品废水的再生。本发明工艺稳定，操作方便，不受气温和工厂停产的影响，运行成本低，非常易于工业化应用。采用本发明技术，乳制品废水中98％以上的蛋白质和100％的乳糖被回收，而且可再生乳制品废水。

Description

一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，尤其涉及采用超滤和纳滤技术实现从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法。
背景技术：
乳制品工业是我国一个年轻的工业，起源于50年代初，虽然基础薄弱，起点较低，但是发展迅速，尤其是改革开放以来，我国乳业开始进入前所未有的辉煌时代，涌现出一批有较强实力的奶业集团，如上海光明、内蒙古伊利、北京三元、河北三鹿、内蒙古蒙牛、黑龙江完达山一批龙头企业，步入发展的快车道，取得了令人瞩目的成绩。虽然我国的乳制品消费增幅迅速，但目前我国的人均消费只相当于世界人均消费量的37％，也就是说，我国的乳制品消费水平还很低，乳制品生产和消费存在很大的发展空间。但是随之也给环境保护带来了压力，因为在乳制品生产加工过程中会产生大量废水，例如一个日产5～10t规模的乳制品厂，每天将排放近6.9t左右的高浓度有机废水，这些废水中含有大量的蛋白质、乳糖等营养物质，BOD和COD均较高。
目前对乳制品废水的处理通常采用生化方法，以降低废水中的COD和BOD值，此法考虑的仅仅是将废水处理后达标排放，但是乳制品废水中大量的蛋白质、乳糖等营养物质被白白的浪费。这样不仅耗费了大量的处理费用，而废水也得不到回收利用，且浪费了其中的有用资源。如果能将其回收，不但可以实现资源的有效利用，而且减轻了乳制品废水排放所造成的环境污染。
另外内蒙古自治区是中国的“乳都”，“伊利”和“蒙牛”两大龙头企业，还有众多中小型乳制品企业。目前，这些企业排放的污水大都采用生化方法处理，使废水中的营养物质得不到有效的利用，而且浪费了大量的水资源。许多私营、个体企业由于生产规模小，受市场的影响较大，因而目前技术比较成熟的生物接触氧化等生化处理技术无法有效运行。而且，这些生物处理技术占地面积较大，对于土地比较紧缺的企业无法有效运行。再者，内蒙古地区水资源短缺，如果能将处理后的乳制品废水进行回用，就可节约大量原水。因此本发明利用超滤、纳滤膜法回收乳制品废水中的蛋白质和乳糖，同时再生乳制品废水，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容：
针对上述问题，本发明提供一种适合大、中、小乳品企业回收乳制品废水中蛋白质和乳糖，同时再生乳制品废水的一种方法。本技术以膜分离技术为核心，可实现蛋白质和乳糖的回收，在回收蛋白质和乳糖的同时，实现了乳制品废水的再生。
这项技术不但解决了乳品行业的污染问题，保护了环境，同时回收了乳制品废水中的营养物质，也为在乳品行业推广清洁生产提供了理论和技术支持。
本发明的目的由如下技术方案实施：
一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括如下步骤：
(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液-即脱除悬浮物的乳制品废水；微滤器内压力0.2～0.5MPa，温度10～45℃，pH值2～11。微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。
(2)滤出液-即脱除悬浮物的乳制品废水经低压泵进入超滤系统回收乳制品废水中的蛋白质，得超滤透过液。超滤系统内压力0.3～0.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。超滤系统的超滤膜的材料为芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
(3)经超滤回收蛋白质后的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统以回收其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。纳滤系统内压力0.6～1.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。纳滤膜材料为芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
在上述步骤(1)中，微滤器的作用是去除乳制品废水中的悬浮物，以保护随后的超滤系统；微滤膜的孔径采用100nm、200nm或800nm。
步骤(2)的主要目的是回收乳制品废水中的蛋白质，并为随后的纳滤提供优质的进料。所用超滤膜的截留分子量范围在5000～20000，对乳制品废水中蛋白质的回收率＞98％。
步骤(3)的作用是回收乳制品废水中的乳糖，并再生乳制品废水。所用纳滤膜对乳糖的回收率为100％。再生水的COD＜10mg/L，浊度、色度和SS均检测不到，达到了再生水的水质指标。
本发明的优点在于：本发明提供了一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的技术，同时实现了乳制品废水的再生。本发明工艺稳定，操作方便，不受气温和工厂停产的影响，运行成本低，非常易于工业化应用。采用本发明技术，乳制品废水中98％以上的蛋白质和100％的乳糖被回收，而且可再生乳制品废水。
实施方式：
实施例1：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯，也可以是聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。微滤器内压为0.3MPa，温度为25℃，pH值7，滤出液的SS为0，达到超滤膜进水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤系统，其中超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，超滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。超滤系统内压为0.6MPa，温度为25℃，pH值7。超滤膜对蛋白质的截留率为98.5％。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统，以回收其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。其中纳滤系统的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。纳滤系统内压为1.2MPa，温度为25℃，pH值7，纳滤膜对乳糖的截留率为100％，纳滤透过液的COD为10mg/L，浊度、色度和SS均检测不到。
实施例2：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯，也可以是聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。微滤器内压为0.2MPa，温度为10℃，pH值8，滤出液的SS为0，达到超滤膜进水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤系统，其中超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，超滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。超滤系统内压为0.3MPa，温度为10℃，pH值8。超滤膜对蛋白质的截留率为99％。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统，以回收其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。其中纳滤系统的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。纳滤系统内压为1.2MPa，温度为25℃，pH值5，纳滤膜对乳糖的截留率为100％，纳滤透过液的COD为5mg/L，浊度、色度和SS均检测不到。
实施例3：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为陶瓷膜微孔管，也可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和碳微孔管中的一种。微滤器内压为0.04MPa，温度为35℃，pH值10，滤出液的SS为0，达到超滤膜进水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤膜系统，其中超滤处理系统的超滤膜材料为磺化聚醚砜，结构形式为中空纤维式，超滤膜材料也可以为聚乙烯醇、芳香聚酰胺中的一种，其结构形式也可以为卷式。超滤系统内压为0.4MPa，温度为35℃，pH值10，超滤膜对蛋白质的截留率为99.5％。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤膜处理系统，其中纳滤处理系统的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。纳滤系统内压为1.6MPa，温度为25℃，pH值10，纳滤膜对乳糖的截留率为100％，纳滤透过液的COD为3mg/L，浊度、色度和SS均检测不到。

Claims (9)

1.一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，其包括有如下步骤：
(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液一即脱除悬浮物的乳制品废水；
(2)所述滤出液经低压泵进入超滤系统回收乳制品废水中的蛋白质，得超滤透过液；
(3)经超滤回收蛋白质后的所述超滤透过液经高压泵进入纳滤系统以回收其中的乳糖，通过所述纳滤系统的纳滤膜，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。
2.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，步骤(1)中微滤器内压力0.2～0.5MPa，温度10～45℃，pH值2～11。
3.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，步骤(1)中所用微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。
4.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，所述步骤(2)超滤系统内压力0.3～0.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。
5.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，所用超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
6.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，纳滤系统内压力0.6～1.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。
7.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，所用纳滤膜的材料为芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
8.根据权利要求3所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，所述微滤膜的孔径采用100nm、200nm或800nm。
9.根据权利要求5所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于，所用超滤膜的截留分子量范围在5000～20000。
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