CN104805008A - 一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺，包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统，具体如下：经初加工后的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料进入生物反应器浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置泵入膜分离装置进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置泵入浓缩回收装置进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器，透过膜的水回流至生物反应器继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环；其中溶解酶为纤维蛋白溶解酶，浓度5-7％，提取温度42℃-43℃。

Description

一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺及装置
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，特别涉及一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺及装置。
背景技术
目前，发酵液污染物的治理问题是国际学术界十分关注的重大环境课题。欧美国家基于废水的治理费用过高，使产品的价格竞争优势降低，因而将这类工业转移到发展中国家。我国是发酵产品的生产大国，有效治理该行业中产生的大量有毒有害废水已是刻不容缓的当务之急。
发酵液的污染物由于毒性大、难生物降解等特点，其处理方法主要有生物法和物理化学法两大类。生物法是目前使用较为普遍的方法之一，其主要优势在于处理费用低，但必须稀释几十倍至上百倍方能处理，即使如此，仍然难以达标。物理化学法主要有吸附法、溶剂萃取法、微电解法、催化氧化法等，此类方法成本高、效果一般，在工程应用上较难实施。
膜分离技术是一项新兴的废水处理技术，包括MF、超滤(Ultra filtration，UF)、RO、NF、电渗析(Electro Dialysis，ED)、液膜(Liquid Membrane，LM)等，具有适应性强、处理效率高、操作简单、无相变、可回收物料等优点，应用前景广阔。各类膜技术的分离尺寸、处理范围各不相同，合理组合各类膜技术，可发挥各类膜技术优势、优化处理效率。国外利用组合的膜技术处理染料、农药废水的研究和应用取得了一定进展，但将其研究成果应用于工程的报道尚不多见。
现有技术中尚无专门针对发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺及装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种专门针对发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺及装置。
本发明是这样实现的，一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺，包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统，具体如下：
经初加工后的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料进入生物反应器浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置泵入膜分离装置进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置泵入浓缩回收装置进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器，透过膜的水回流至生物反应器继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环；
其中溶解酶为纤维蛋白溶解酶，其浓度为5-7％，提取的温度为42℃-43℃。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺中，在所述的闭路循环提取浓缩回路之分离膜提取工序之后，设置在线提取液检测装置。
本发明还提供一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，主要包括生物反应器、膜分离装置和浓缩回收装置，生物反应器通过粗滤液泵送装置与膜分离装置进液侧相连通，膜分离装置透过提取液侧与成品容器进液口相连通，成品容器出液口通过提取液泵送装置与浓缩回收装置进口侧相连通，浓缩回收装置透过液侧与生物反应器进口相连通，浓缩回收装置浓缩液侧通过节流阀V5与成品容器进口相连通；膜分离装置浓缩液侧通过阀V3与生物反应器进液口相连通。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，所述的酶生物反应器进液口与其出液口之间设置调节阀V1；所述的生物反应器与粗滤液泵送装置之间设有粗滤装置。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，所述的粗滤液泵送装置与膜分离装置之间设有节流阀V2、压力计P1；所述的膜分离装置提取液侧与成品容器之间设有在线提取液检测装置以及提取液流量计FM2；所述的提取液泵送装置与浓缩回收装置之间设置节流阀V4、压力计P2。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，所述的浓缩回收装置浓缩液端与成品容器进液口之间设置节流阀V5、流量计FM3。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，所述的酶生物反应器进液口与膜分离装置浓缩液出口之间设置节流阀V3、流量计FM1。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，所述的膜分离装置提取液侧与成品容器之间设有在线光谱检测装置和/或在线取样装置。
在本发明所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中，膜分离装置中的分离膜是无机膜，如陶瓷膜或不锈钢膜，或有机高分子材料膜；浓缩回收装置中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，选用耐温在45℃以上的膜。
本发明将生物反应循环提取、分离、浓缩及水回收四个工序过程有机地构成集成酶膜循环提取，不仅简化了物料生物生化提取过程，实现了工艺过程同时、连续、循环进行，克服了现有技术独立过程分离提取工艺的不足，大大缩短了提取时间，提高了工作效率，更重要的是可以通过连续无限循环反应提取，来最大限度地提高有效成份的提取率。整个装置实现了封闭循环工作，有利于实现分离提取工艺的自动化，提高生产效率。。
附图说明
图1是本发明实施例提供的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺流程图。
图2是本发明实施例提供的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置结构框图。
具体实施方式
如图1所示，发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收等工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统。经初加工后的物料进入生物反应器(含水及生物酶)，按工艺要求浸取后进行粗滤，粗滤液(含原料、生物酶及水)用粗滤液泵送装置4泵入膜分离装置2进行膜分离提取，透过分离膜的提取液(水及溶于水的水解有效成分)进入成品容器6中，没有透过分离膜的渣液(生物酶及未水解原料)回流至浸取反应装置1再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置5泵入浓缩回收装置3(纳滤或反渗透膜)进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器6，透过膜的水(溶剂)回流至生物反应器继续溶解酶水解的有效成份，周而复始连续循环提取，直至有效成份提取完全后停止循环。在闭路循环提取浓缩回路之分离膜分离工序之后，设置在线提取液检测装置。可以采用在线光谱检测或取样色谱检测。当有效成份达到规定的检测下限时，循环分离提取过程完成。
如图2所示，本发明主要包括生物反应器1、膜分离装置2和浓缩回收装置3。生物反应器1通过粗滤液泵送装置4与膜分离装置2进液侧相连通，膜分离装置2提取液侧与成品容器6进液口相连通，成品容器6出液口通过提取液泵送装置5与浓缩回收装置3进口侧相连通，浓缩回收装置3透过液侧与生物反应器1进口相连通，浓缩回收装置3浓缩液侧通过节流阀V5与成品容器6进口相连通：膜分离装置2浓缩液侧通过阀V3与生物反应器1进液口相连通。所述的生物反应器1进液口与其出液口之间设置调节阀V1；所述的生物反应器1与粗滤液泵送装置4之间设有粗滤装置9。所述的粗滤液泵送装置4与膜分离装置2之间设有节流阀V2、压力计P1。所述的膜分离装置2提取液侧与成品容器6之间设有在线光谱检测装置7和/或在线取样装置8，以及提取液流量计FM2。所述的提取液泵送装置5与浓缩回收装置3之间设置节流阀V4、压力计P2。所述的浓缩回收装置3浓缩液与成品容器6进液口之间设置节流阀V5、流量计FM3。所述的生物反应器1进液口与膜分离装置2浓缩液口之间设置节流阀V3、流量计FM1。在闭路循环提取浓缩回路之膜分离提取工序之后，设置在线检测装置。可以采用在线光谱检测或取样色谱检测。当有效成份达到规定或理想的检测下限时，循环提取分离过程完成。本发明的工作原理本发明基于提取技术与膜分离技术想结合而设计，生物反应器与分离膜(构成酶膜反应器)用于有效成份的提取；纳滤或反渗透膜用于有效成份的浓缩与溶剂的回收，将生物生化分离提取的各道独立工序有机地构成闭路连续循环工作装置。本发明的提取器是生物化工行业的酶水解反应器或生物反应器；生物反应器与膜构成膜生物反应器或酶膜反应器，酶膜反应器与膜浓缩集成化形成闭路循环提取分离系统。待提取物、水及酶进入分离膜以后已水解有效成份透过分离膜成为提取液，而未水解待提取物及生物酶不能透过分离膜作为渣液回流至生物反应器中继续进行水解反应。水解提取液又进入浓缩膜进行水与有效成份的分离，浓缩液进入成品容器，而水又重新循环回流进入生物反应器，以补充反应器中酶解反应水份的不足。本发明的膜分离装置中的分离膜可以是无机膜(如陶瓷膜或不锈钢膜)，也可以是抗污染的有机高分子材料膜。本发明的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，宜选用耐温在45℃以上的膜。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺，其特征是：包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统，具体如下：
经初加工后的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料进入生物反应器浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置泵入膜分离装置进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置泵入浓缩回收装置进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器，透过膜的水回流至生物反应器继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环；
其中溶解酶为纤维蛋白溶解酶，其浓度为5-7％，提取的温度为42℃-43℃。
2.根据权利要求1所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收工艺，其特征是：在所述的闭路循环提取浓缩回路之分离膜提取工序之后，设置在线提取液检测装置。
3.一种发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，主要包括生物反应器、膜分离装置和浓缩回收装置，其特征是：生物反应器通过粗滤液泵送装置与膜分离装置进液侧相连通，膜分离装置透过提取液侧与成品容器进液口相连通，成品容器出液口通过提取液泵送装置与浓缩回收装置进口侧相连通，浓缩回收装置透过液侧与生物反应器进口相连通，浓缩回收装置浓缩液侧通过节流阀V5与成品容器进口相连通；膜分离装置浓缩液侧通过阀V3与生物反应器进液口相连通。
4.根据权利要求3所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：所述的酶生物反应器进液口与其出液口之间设置调节阀V1；所述的生物反应器与粗滤液泵送装置之间设有粗滤装置。
5.根据权利要求4所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：所述的粗滤液泵送装置与膜分离装置之间设有节流阀V2、压力计P1；所述的膜分离装置提取液侧与成品容器之间设有在线提取液检测装置以及提取液流量计FM2；所述的提取液泵送装置与浓缩回收装置之间设置节流阀V4、压力计P2。
6.根据权利要求5所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：所述的浓缩回收装置浓缩液端与成品容器进液口之间设置节流阀V5、流量计FM3。
7.根据权利要求6所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：所述的酶生物反应器进液口与膜分离装置浓缩液出口之间设置节流阀V3、流量计FM1。
8.根据权利要求7所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：所述的膜分离装置提取液侧与成品容器之间设有在线光谱检测装置和/或在线取样装置。
9.根据权利要求8所述的发酵液反渗透-纳滤组合膜分离物料回收装置，其特征是：膜分离装置中的分离膜是无机膜，如陶瓷膜或不锈钢膜，或有机高分子材料膜；浓缩回收装置中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，选用耐温在45℃以上的膜。
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