CN105600984A - 一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺，本发明结合国内精炼糖厂的现有生产工艺及设备情况，利用普通微滤、纳滤膜，采用膜耦合化学反应集成技术处理高碱度、高盐分及高色度的脱色树脂再生废液的技术路线，使再生废液的回用率达90%以上，色素的收集率达95%以上；实现了提取和回收再生废液中具有高附加值的抗氧化活性物，同时对再生废液进行处理后回收循环使用，实现脱色树脂再生废液零排放，为炼糖厂脱色树脂再生废液治理提供一种有效工艺。

Description

一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺
技术领域
本发明属于制糖及环境技术领域，特别涉及一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺。
背景技术
长期以来，我国的消费糖品种绝大多数停留在耕地白糖上，高品质白砂糖不到总产糖量的1％。据统计至2013年我国的消费糖1332万吨，精糖少于100万吨，随着我国食品工业的快速发展及人民消费水平的提高，对白砂糖的质量及卫生安全标准提出了越来越高的标准，国内外市场对高品质白砂糖（精糖）的需求也越来越大。在精制糖生产的传统工艺中，现在的精制糖厂面临着两个问题，一个是生产的效率，一个是环保的问题，前者涉及设备的生产效率（处理能力，糖分回收等），后者涉及糖厂废水的排放问题（离交脱色液的处理）。
在精炼糖生产过程中，糖浆用离子脱色树脂脱色已是一种常用的方法，但脱色树脂再生液的处理问题是精糖生产的难题之一。树脂再生的废液含有大量的色素和无机物，颜色很深，盐分很重。在国外的精炼糖厂几乎所有再生废液均被强制要求回收处理。在我国大部分的原糖加工厂都设在大中城市的周边，随着环境法规的日益严格,糖厂脱色树脂再生脱色液的排放问题关系着企业是否被政府一票否决及生存的重大问题。随着政府对城市废水排放的严格限制，精炼糖厂离交废液的综合治理迫在眉睫。
根据糖厂糖浆离子交换脱色工艺，脱色树脂再生液主要是一些没有被树脂利用的再生剂(氯化钠)及糖浆原有的有色物质。糖浆原有的有色物质主要来源于甘蔗及糖汁加热过程形成的，大部分是多酚类物质，研究证明，甘蔗中含有的色素多酚类物质具有很高的抗氧化活性，其氧自由基吸收能力值高达26400ORAC/100g干物质，其抗氧化活性甚至比一些蔬菜如甘蓝、菠菜，水果如梅子、葡萄干的含量还要高。因此也是重要的天然抗氧化活性物的主要来源之一。由于抗氧化活性物能清除人体的自由基而具有预防癌症和心血管疾病以及抗衰老的作用，可应用在医药、功能性食品、化妆品和保健品等领域。但另一方面,由于甘蔗及加工过程形成的色素具有耐汽、耐热、耐氧化、难被微生物分解，长时间放置不褪色等特点，又使它成为精糖生产脱色树脂再生废液治理过程中的共性技术难题。但如果能从脱色树脂再生废液中提取具有高附加值的抗氧化活性物，同时回收再生剂循环利用，既有利于减少废液排放、降低废液后处理的难度，又回收了很大量高附加值产物。
对于精炼糖厂脱色树脂再生废液的治理，国外制糖工作者曾进行大量的研究工作，试图用简单的方法处理再生液，如bento详细研究了用化学方法处理再生液，使色素和其他有机物沉淀，除去杂质后再循环使用，减少排放，并充分利用其中的氯化钠。也有人研究用颗粒活性炭吸附，用次氯酸钠、次氯酸钙、氯气或臭氧将它氧化，用超过滤或反渗透法分离它的有机物，或用粉状树脂吸附等方法。最近也有研究用微生物将它的有色物降解，据称取得较好效果。国外最新再生液处理的报导是采用纳滤膜进行回收，再生液经纳滤处理后的浓缩液进行焚烧处理，现在已有糖厂在应用。
综上所述应用脱色树脂对糖浆进行脱色是现代精炼糖生产最重要的工序之一，然而脱色树脂的再生废液因其颜色深、盐分重、处理难等成为制约精炼糖厂可持续发展的技术瓶颈问题。
发明内容
为了解决上述一直制约国内精炼糖厂发展的技术难题，本发明为精炼糖厂治理脱色树脂再生废液提供一种工艺。
本发明的目的在于提供一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺。
本发明所采取的技术方案是：
一种脱色树脂再生废液的治理工艺，包括以下步骤：
1）将脱色树脂再生废液调节pH为11以下，进行微滤处理，取滤液；
2）将上步所得滤液转入纳滤处理装置，纳滤浓缩至锤度为15～18°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
3）将上步所得浓缩液中加入过量氯化钙，充分搅拌混合后，静置使沉降，取清液；
4）将上步所得清液中加入碳酸钠，混匀，静置使沉降，取清液；
5）将上步所得清液再进行纳滤浓缩，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx时结束纳滤，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液，即可。
进一步的，所述脱色树脂再生废液为炼糖厂的脱色树脂再生废液。
进一步的，所述呈无色或浅色透明的纳滤透过液可作为再生树脂制备中再生液的溶盐用水。
进一步的，步骤1）pH调节剂为盐酸溶液。
进一步的，步骤1）微滤所用微滤膜孔径为20~45μm。
进一步的，步骤1）微滤时的压强为0.03～0.05Mpa。
进一步的，步骤2）和5）中纳滤所用纳滤膜截留的分子量为150～300Da。
进一步的，步骤2）和5）中纳滤时的压强不大于15bar。
进一步的，步骤4）碳酸钠人加入量为使浓缩液pH值达到8.5~9。
进一步的，步骤5）所得浓缩液用于抗氧化活性物和/或天然色素的提取。
本发明的有益效果是：
1）本发明提供了一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺，结合国内精炼糖厂的现有生产工艺及设备情况，利用普通纳滤膜，采用膜耦合化学反应集成技术处理高碱度、高盐分及高色度的脱色树脂再生废液的技术路线，使再生废液的回用率达90%以上，色素的收集率达95%以上。而余下的10%的浓缩液则可继续提取抗氧化活性物及天然色素或其他用途。因此真正实现了再生废液零排放及高值化利用的目的。满足了大多数环境法规的要求。
2）本发明采用膜耦合化学反应集成技术对炼糖厂脱色树脂再生废液进行处理，实现提取和回收脱色树脂再生废液中具有高附加值的抗氧化活性物，同时对再生废液进行处理后回收循环使用，实现脱色树脂再生废液零排放，为炼糖厂脱色树脂再生废液治理提供一种有效工艺。
具体实施方式
一种脱色树脂再生废液的治理工艺，包括以下步骤：
1）将脱色树脂再生废液调节pH为11以下，进行微滤处理，取滤液；
2）将上步所得滤液转入纳滤处理装置，纳滤浓缩至锤度为15～18°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
3）将上步所得浓缩液中加入过量氯化钙，充分搅拌混合后，静置使沉降，取清液；
4）将上步所得清液中加入碳酸钠，混匀，静置使沉降，取清液；
5）将上步所得清液再进行纳滤浓缩，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx时结束纳滤，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液，即可。
优选的，所述脱色树脂再生废液为炼糖厂的脱色树脂再生废液。
优选的，所述呈无色或浅色透明的纳滤透过液可作为再生树脂制备中再生液的溶盐用水。
优选的，步骤1）pH调节剂为盐酸溶液。
优选的，所述盐酸溶液的浓度为15~20%v/v。
优选的，步骤1）微滤所用微滤膜孔径为20~45μm。
优选的，步骤1）微滤时的压强为0.03～0.05Mpa。
优选的，步骤2）和5）中纳滤所用纳滤膜截留的分子量为150～300Da。
优选的，步骤2）和5）中纳滤时的压强不大于15bar。
更优选的，所述纳滤压强为12～15bar。
优选的，步骤3）中氯化钙以饱和溶液形式或固体形式直接加入。
优选的，步骤4）碳酸钠人加入量为使浓缩液pH值达到8.5~9。
优选的，碳酸钠以饱和溶液形式或固体形式直接加入。
优选的，步骤5）所得浓缩液的体积为步骤1）中脱色树脂再生废液的10%以下。
优选的，步骤5）所得浓缩液用于抗氧化活性物和/或天然色素的提取。
优选的，所述抗氧化活性物为多酚类或黄酮类物质。
优选的，所述天然色素为焦糖色素。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。
实施例1一种炼糖厂脱色树脂再生废液的治理工艺
（1）用15%（v/v）稀盐酸调节炼糖厂脱色树脂再生废液pH为10.00，在0.04Mpa下微滤处理，去除脱色树脂再生废液中的悬浮物等，所得滤液备用；
上述微滤所用微滤膜孔径为20~45μm。
（2）将步骤（1）处理后的再生废液（即滤液）转入纳滤处理装置，所用纳滤膜截留的分子量为150～300Da，在压强12bar的条件件，纳滤浓缩至浓缩液锤度达15°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液转至贮罐，备用；
（3）向贮罐的浓缩液中加入过量氯化钙粉末，充分搅拌混合后，静置使沉降，取清液备用。
（4）向步骤（3）得到的清液中加入碳酸钠粉末，充分搅拌，当混合液pH为8.6时停止加入碳酸钠，静置，取清液备用。
（3）把步骤（4）得到的清液进行纳滤浓缩，纳滤压强不大于15bar，纳滤膜截留的分子量为150～300Da，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx为浓缩终点；得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液的体积为步骤1）中脱色树脂再生废液的10%以下；该浓缩液可继续用于提取抗氧化活性物（如多酚类、黄酮类等）和天然色素，其提取的天然色素即焦糖色素可以广泛应用于肉制品、软饮料、酒类、调味品的生产或贮存过程中。
本实施例对再生废液（即脱色树脂再生废液）的回用率达90%以上，色素截留率达95%以上。
实施例2
（1）用15%（v/v）稀盐酸调节脱色树脂再生废液pH为10.50，在0.04Mpa下微滤处理，去除脱色树脂再生废液中的悬浮物等，所得滤液备用。
（2）将步骤（1）处理后的再生废液（即滤液）转入纳滤处理装置，在压力12bar纳滤浓缩至浓缩液锤度达16°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液转至贮罐，备用。
（3）向贮罐的浓缩液中加入过量氯化钙粉末，充分搅拌混合后取清液备用。
（4）向步骤（3）得到的清液中加入碳酸钠粉末，充分搅拌，当混合液pH为8.7时停止加入，静置，取清液备用；
（3）把步骤（4）得到的清液进行纳滤浓缩，纳滤压强不大于15bar，纳滤膜截留的分子量为150～300Da，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx为浓缩终点，透过液回流再用于再生树脂。
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液的体积为步骤1）中脱色树脂再生废液的10%以下；其可继续用于提取抗氧化活性物（如多酚类、黄酮类等）和天然色素，其提取的天然色素即焦糖色素可以广泛应用于肉制品、软饮料、酒类、调味品的生产或贮存过程中。
本实施例对再生废液（即脱色树脂再生废液）的回用率达90%以上，色素截留率达95%以上。
实施例3
（1）用15%（v/v）稀盐酸调节脱色树脂再生废液pH为11.00，在0.04Mpa下微滤处理，去除脱色树脂再生废液中的悬浮物等，所得滤液备用。
（2）将步骤（1）处理后的再生废液（即滤液）转入纳滤处理装置，在压力15bar纳滤浓缩至浓缩液锤度达17°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液转至贮罐，备用。
（3）向贮罐的浓缩液中加入过量氯化钙粉末，充分搅拌混合后取清液备用。
（4）向步骤（3）得到的清液中加入碳酸钠粉末，充分搅拌，当混合液pH为8.6时停止加入，静置，取清液备用。
（3）把步骤（4）得到的清液进行纳滤浓缩，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx为浓缩终点，透过液回流再用于再生树脂。
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液的体积为步骤1）中脱色树脂再生废液的10%以下；其可继续用于提取抗氧化活性物（如多酚类、黄酮类等）和天然色素，其提取的天然色素即焦糖色素可以广泛应用于肉制品、软饮料、酒类、调味品的生产或贮存过程中。
本实施例对再生废液（即脱色树脂再生废液）的回用率达90%以上，色素截留率达95%以上。
实施例4
（1）用15%（v/v）稀盐酸调节脱色树脂再生废液pH为10.50，在0.04Mpa下微滤处理，去除脱色树脂再生废液中的悬浮物等，所得滤液备用。
（2）将步骤（1）处理后的再生废液（即滤液）转入纳滤处理装置，在压力15bar纳滤浓缩至浓缩液锤度达18°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液转至贮罐，备用。
（3）向贮罐的浓缩液中加入过量氯化钙粉末，充分搅拌混合后取清液备用。
（4）向步骤（3）得到的清液中加入碳酸钠粉末，充分搅拌，当混合液pH为8.6时停止加入，静置，取清液备用。
（3）把步骤（4）得到的清液进行纳滤浓缩，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx为浓缩终点，透过液回流再用于再生树脂。
所得纳滤透过液可回流至再生液制备工段作为溶盐用水，用于离子交换脱色树脂的再生；
所得浓缩液的体积为步骤1）中脱色树脂再生废液的10%以下；其可继续用于提取抗氧化活性物（如多酚类、黄酮类等）天然色素，其提取的天然色素即焦糖色素可以广泛应用于肉制品、软饮料、酒类、调味品的生产或贮存过程中。
本实施例对再生废液（即脱色树脂再生废液）的回用率达90%以上，色素截留率达95%以上。
对实施例1～4中治理炼糖厂脱色树脂再生废液的功能（如色素截留率、再生废液的回收率）进行检测，检测结果如表1所示；对实施例1中所得浓缩液的色率、抗氧化等指标进行测定，测定结果如表2所示。
表1各实施例完成指标情况
从表1中可以看出，本工艺处理能力稳定，色素截留率达到95%以上，并能实现脱色树脂再生液回收率85%以上。
表2浓缩液对DPPH·、ABTS+·的半数抑制率
从表2中可以看出本发明所得浓缩液对DPPH·、ABTS+·的半数抑制率分别为0.6049mg/mL、0.063mg/mL，比不上茶多酚的抗氧化效果，但是本实验浓缩液为未经提纯为粗制品，经提纯后其抗氧化活性还有很大的上升空间。也说明本发明所得浓缩液中含有丰富的抗氧化活性物。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）将脱色树脂再生废液调节pH为11以下，进行微滤处理，取滤液；
2）将上步所得滤液转入纳滤处理装置，纳滤浓缩至锤度为15～18°Bx，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液；
3）将上步所得浓缩液中加入过量氯化钙，充分搅拌混合后，静置使沉降，取清液；
4）将上步所得清液中加入碳酸钠，混匀，静置使沉降，取清液；
5）将上步所得清液再进行纳滤浓缩，当纳滤透过液锤度至0.1~0.2°Bx时结束纳滤，得到浓缩液和呈无色或浅色透明的纳滤透过液，即可。
2.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：所述脱色树脂再生废液为炼糖厂的脱色树脂再生废液。
3.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：所述呈无色或浅色透明的纳滤透过液可作为再生树脂制备中再生液的溶盐用水。
4.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤1）pH调节剂为盐酸溶液。
5.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤1）微滤所用微滤膜孔径为20~45μm。
6.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤1）微滤时的压强为0.03～0.05Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤2）和5）中纳滤所用纳滤膜截留的分子量为150～300Da。
8.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤2）和5）中纳滤时的压强不大于15bar。
9.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤4）碳酸钠人加入量为使浓缩液pH值达到8.5~9。
10.根据权利要求1所述的一种脱色树脂再生废液的治理工艺，其特征在于：步骤5）所得浓缩液用于抗氧化活性物和/或天然色素的提取。
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