CN110540330B - 一种膜集成洗米水回用装置及回用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜集成洗米水回用装置及回用方法。膜集成洗米水回用装置包括:预过滤器、陶瓷膜过滤装置、有机超滤膜装置、板框压滤机、管式膜装置、喷雾干燥装置和反渗透装置;预过滤器的液体出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;陶瓷膜过滤装置的清液出口与有机超滤膜装置的进料口连通,陶瓷膜过滤装置的浓液出口与板框压滤机的进料口连通,板框压滤机的滤液出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;有机超滤膜装置的清液出口与反渗透装置的进料口连通,有机超滤膜装置的浓液出口与管式膜装置的进料口连通,管式膜装置浓液出口与喷雾干燥装置的进料口连通。本发明在实现洗米水回用的同时,制得了米蛋白副产品,减少了污染,节约了资源,提升了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜集成洗米水回用装置及回用方法,属于洗米水回用领域。
背景技术
大米是人类的主食之一,随着科技的发展,大米被逐渐用于淀粉制糖业及米粉加工业领域。大米在加工成糖浆、米粉等产品过程中,首先要经过充分的淘洗以去除大米表面杂质,提高深加工产品及副产品的品质。而由此产生的大量淘米水,其中含有一些碎米、糠皮、淀粉、蛋白质、矿物质等,如果直接排放,不仅易引起周围水体富营养化,造成环境污染,还大大降低了淘米水重复利用率,造成资源浪费。
目前,对淘米水回用的处理方法的研究取得了一定的进展。如公开号为CN106746117A《一种大米淘洗装置用淘米水回收装置》的专利申请中,采用棉滤网过滤及高温灭菌法,此法虽然能在一定程度上提高了淘米水的重复利用率,但水中COD并不能有效去除,此外,在对洗米水进行高温灭菌处理时,在设备及能量消耗方面均增加了较大的成本。公开号为CN107915328A《一种洗米废水处理装置》的专利申请中,采用活性炭、硅藻土过滤及气泡分离装置处理洗米水,此法不能有效去除BOD且增加了后续处理成本,如活性炭、硅藻土固体垃圾的处理。公开号为CN107879557A《洗米废水的处理方法及控制方法》的专利申请中和公开号为CN107721098A《一种洗米废水处理装置》的专利申请中,则在物理及化学处理基础上,结合化物法如ABR、SBR对洗米水进行处理,有效降低了洗米水中COD,BOD。以上方法均在一定程度上实现了洗米水回用,但对于洗米水中的大米蛋白则很难实现回收利用,由于大米蛋白可作为优质的动物饲料,因此现行方法造成了极大的资源浪费。
发明内容
为了解决现有技术中洗米水中的大米蛋白不能回收利用等缺陷,本发明提供一种膜集成洗米水回用装置及回用方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种膜集成洗米水回用装置,包括:预过滤器、陶瓷膜过滤装置、有机超滤膜装置、板框压滤机、管式膜装置、喷雾干燥装置和反渗透装置;预过滤器的液体出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;陶瓷膜过滤装置的清液出口与有机超滤膜装置的进料口连通,陶瓷膜过滤装置的浓液出口与板框压滤机的进料口连通,板框压滤机的滤液出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;有机超滤膜装置的清液出口与反渗透装置的进料口连通,有机超滤膜装置的浓液出口与管式膜装置的进料口连通,管式膜装置浓液出口与喷雾干燥装置的进料口连通。
本申请的连通,指连接并相通,可借助连接管路实现,并可根据需要在各连接管路上设置输送泵、流量表等。过滤器上的液体进口(洗米水从此进入)和液体出口,陶瓷膜过滤装置上的进料口、清液出口和浓液出口,有机超滤膜装置的进料口、清液出口和浓液出口,板框压滤机上的进料口、固体出口和滤液出口,管式膜装置的进料口和浓液出口,反渗透装置的进料口和清液出口等均为现有现有设备的常规部件。
为了提高蛋白和水的回用率,预过滤器的过滤孔径为45±5μm。
为了提高处理效率,陶瓷膜过滤装置的膜孔径为100-3019nm,优选为100-150nm。上述膜孔径过小,膜通量会减小;膜孔径过大,膜通量衰减速率会显著提高,且产水COD也会提高。
为了提高蛋白质得率,同时提高水处理质量,有机超滤膜装置所用膜元件型号为有机超滤膜2540,分子截留量为3KD,操作压力0.6Mpa。
为了兼顾效率和蛋白质的得率,板框压滤机所用板框滤布型号为750a。
利用上述膜集成洗米水回用装置回用洗米水的方法,包括如下步骤:
1)将洗米水经预过滤器过滤,得滤液;
2)将步骤1)所得滤液,送入陶瓷膜过滤装置过滤得第一清液(主要为可溶性蛋白)及第一浓液(主要为固体悬浮物);
3)将步骤2)所得第一清液送入有机超滤膜装置过滤得第二清液及第二浓液(主要为蛋白质);
4)将步骤2)所得第一浓液经板框压滤机压滤,压滤所得滤液回流至陶瓷膜过滤装置;
5)将步骤3)所得第二清液送入反渗透装置处理后,达到回用标准;
6)将步骤3)所得第二浓液经管式膜装置浓缩处理后,送入喷雾干燥装置进行喷雾干燥得米蛋白副产品。
步骤1)过滤目的是为了除去糠皮、碎米等大颗粒杂质,预过滤器过滤所得滤渣,经板框压滤后、干燥,用于饲料配料或堆肥原料等(滤渣为碎米、糠皮等较大颗粒)。
为了提高过滤效率,步骤2)中,陶瓷膜过滤装置的过滤温度为30-50℃,膜面流速为4±0.2m/s,压力为3±0.2bar。
为了提高废水中物料的回用率,步骤4)中,板框压滤机压滤所得滤饼用于动物饲料(含有丰富的淀粉及维生素)。
为了兼顾处理效率和所得纯水质量,步骤5)中,反渗透装置的操作压力1.5Mpa。
为了提高干燥效率,步骤6)中,喷雾干燥装置的喷头压力为0.5-0.7MPa,进口温度为260-280℃,工作压力为5±0.2MPa,出口温度为80±5℃。
上述采用陶瓷膜、有机超滤膜及反渗透膜法集成技术,在实现洗米水回用的同时,对滤渣进行回收利用,减少污染,节约资源,提升经济效益。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明膜集成洗米水回用装置,采用陶瓷膜、有机超滤膜及反渗透膜等集成技术,在实现洗米水回用的同时,对滤渣进行回收利用,并制得了蛋白含量大于81%的米蛋白副产品,减少了污染,节约了资源,提升了经济效益。
附图说明
图1为本发明膜集成洗米水回用装置的结构示意图;
图2为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
各例中的字母解释:TDS指溶解性固体总量,COD指化学需氧量,SS指悬浮在水中的固体物质,NTU指浊度。
实施例1
如图1所示,膜集成洗米水回用装置,包括:预过滤器、陶瓷膜过滤装置(CRM膜)、有机超滤膜装置(UF膜)、板框压滤机、管式膜装置、喷雾干燥装置和反渗透装置(RO膜);预过滤器的液体出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;陶瓷膜过滤装置的清液出口与有机超滤膜装置的进料口连通,陶瓷膜过滤装置的浓液出口与板框压滤机的进料口连通,板框压滤机的滤液出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;有机超滤膜装置的清液出口与反渗透装置的进料口连通,有机超滤膜装置的浓液出口与管式膜装置的进料口连通,管式膜装置浓液出口与喷雾干燥装置的进料口连通。
采用不同孔径的陶瓷膜进行实验50nm,100nm,200nm,其中50nm陶瓷膜通量维持在130-160LMH,100nm陶瓷膜通量维持在180-220LMH(1小时内衰减量为20-30L),200nm陶瓷膜通量在1小时内由160LMH快速衰减至80LMH,因此,选择100nm陶瓷膜进行放大设计,并处如下水样。
米粉加工厂洗米水水质如下:
产量:1000m3/d淘米水,温度:30℃,pH:6.5,TDS:3037ppm,COD:3600ppm,SS:1800ppm,NTU<800ppm,硬度:186ppm,蛋白质:2000ppm,脂肪:1000ppm;
将上述洗米水按照如下步骤进行处理:
1)将洗米水经预过滤器过滤除去糠皮、碎米等大颗粒杂质,得滤液,预过滤器的过滤孔径为45μm;过滤所得滤渣(糠皮、碎米等大颗粒杂质)经板框压滤后、干燥,用于饲料配料或堆肥原料等;
2)将步骤1)所得滤液,送入陶瓷膜过滤装置过滤得第一清液(主要为可溶性蛋白)及第一浓液(主要为固体悬浮物),陶瓷膜过滤装置的过滤温度为40-50℃,膜面流速为4m/s,压力为3bar;第一清液的产量为50m3/h,TDS:1312ppm,COD:2456ppm,SS<20ppm NTU:3.9ppm,硬度:175ppm,蛋白质:1898ppm,脂肪<20ppm;
3)将步骤2)所得第一清液送入有机超滤膜装置过滤得第二清液及第二浓液(主要为蛋白质),有机超滤膜装置所用膜元件为有机超滤膜2540(型号),分子截留量为3KD,操作压力0.6Mpa;第二清液的产量为47.5m3/h,COD<500ppm,TDS:1300ppm,蛋白质<100ppm;第二浓液的产量为2.5m3/h,COD:50000ppm,蛋白质:190000ppm,TDS:1320ppm;
4)将步骤2)所得第一浓液经板框压滤机压滤,压滤所得滤饼中含有丰富的淀粉,可用作动物饲料,压滤所得滤液(约为第一浓液体积的80%)回流至陶瓷膜过滤装置,板框压滤机所用板框滤布型号为750a;
5)将步骤3)所得第二清液送入反渗透装置处理后,得到纯水,产量为35.7m3/h,COD<100ppm,TDS<100ppm,达到回用标准,供回用,反渗透装置的操作压力1.5Mpa;
6)将步骤3)所得第二浓液经管式膜装置浓缩至蛋白质含量为20%后,送入喷雾干燥装置进行喷雾干燥得蛋白质量含量为81.7%的米蛋白副产品,板框压滤机所用板框滤布型号为750a,喷雾干燥装置的喷头压力为0.6MPa,进口温度为270-280℃,工作压力为5MPa,出口温度为80℃。
表1实施例1中主要膜单元成本核算
上述每吨水可回用0.713m3纯水,按4元/m3可节约2.86元,每吨水可回收大米蛋白粉9.5kg,按2元/kg可创收19元,因此每处理一吨水除去上述成本外约净增9.87元。
需要说明的是:各膜装置的清洗周期及所用药剂均参照现有技术,比如UF膜及RO膜清洗周期为每天;CRM膜清洗周期10-15天,清洗药剂原料包括1-2%NaOH、0.1%NaClO、1-2%HNO3和余量的水。
实施例2
所采用装置同实施例1;
处理水样为米粉加工厂的淘米水:产量:2500m3/d淘米水,温度:33℃,pH:7,TDS:950ppm,COD:8247ppm,SS:6300ppm,NTU>800ppm,硬度:162ppm,蛋白质:3500ppm,脂肪:500ppm;
将上述淘米水按照如下步骤进行处理:
1)将洗米水经预过滤器过滤除去糠皮、碎米等大颗粒杂质,得滤液,预过滤器的过滤孔径为45μm;过滤所得滤渣(糠皮、碎米等大颗粒杂质)经板框压滤后、干燥,用于饲料配料或堆肥原料等;
2)将步骤1)所得滤液,送入陶瓷膜过滤装置过滤得第一清液(主要为可溶性蛋白)及第一浓液(主要为固体悬浮物),陶瓷膜过滤装置的过滤温度为30-50℃,膜面流速为4m/s,压力为3bar;第一清液的产量为125m3/h,TDS:750ppm,COD:1777ppm,SS:20ppm,NTU:2.57ppm,硬度:164ppm,蛋白质:3422ppm,脂肪<20ppm;
3)将步骤2)所得第一清液送入有机超滤膜装置过滤得第二清液及第二浓液(主要为蛋白质),有机超滤膜装置所用膜元件为有机超滤膜2540(型号),分子截留量为3KD,操作压力0.6Mpa;第二清液的产量为118.75m3/h,COD<300ppm,TDS730ppm,蛋白质<100ppm;第二浓液的产量为6.25m3/h,COD:35000ppm,蛋白质:342000ppm,TDS 785ppm;
4)将步骤2)所得第一浓液经板框压滤机压滤,压滤所得滤饼中含有丰富的淀粉,可用作动物饲料,压滤所得滤液(约为第一浓液体积的80%)回流至陶瓷膜过滤装置,板框压滤机所用板框滤布型号为750a;
5)将步骤3)所得第二清液送入反渗透装置处理后,得到纯水,产量为89.06m3/h,COD<100ppm,TDS<100ppm,达到回用标准,供回用,反渗透装置的操作压力1.5Mpa;
6)将步骤3)所得第二浓液经管式膜装置浓缩至蛋白质含量为35%后,送入喷雾干燥装置进行喷雾干燥得蛋白质量含量为82.3%的米蛋白副产品,板框压滤机所用板框滤布型号为750a,喷雾干燥装置的喷头压力为0.6MPa,进口温度为270-280℃,工作压力为5MPa,出口温度为80℃。
表2实施例1中主要膜单元成本核算
上述每吨水可回用0.712m3纯水,按4元/m3可节约2.85元,每吨水可回收大米蛋白粉17.1kg,按2元/kg可创收34.2元,因此每处理一吨水除去上述成本外约净增25.08元。
Claims (7)
1.一种膜集成洗米水回用装置,其特征在于:包括:预过滤器、陶瓷膜过滤装置、有机超滤膜装置、板框压滤机、管式膜装置、喷雾干燥装置和反渗透装置;预过滤器的液体出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;陶瓷膜过滤装置的清液出口与有机超滤膜装置的进料口连通,陶瓷膜过滤装置的浓液出口与板框压滤机的进料口连通,板框压滤机的滤液出口与陶瓷膜过滤装置的进料口连通;有机超滤膜装置的清液出口与反渗透装置的进料口连通,有机超滤膜装置的浓液出口与管式膜装置的进料口连通,管式膜装置浓液出口与喷雾干燥装置的进料口连通;
利用上述膜集成洗米水回用装置回用洗米水的方法,包括如下步骤:
1)将洗米水经预过滤器过滤,得滤液,预过滤器的过滤孔径为45±5μm;
2)将步骤1)所得滤液,送入陶瓷膜过滤装置过滤得第一清液及第一浓液,陶瓷膜过滤装置的膜面流速为4±0.2m/s,压力为3±0.2bar;
3)将步骤2)所得第一清液送入有机超滤膜装置过滤得第二清液及第二浓液;
4)将步骤2)所得第一浓液经板框压滤机压滤,压滤所得滤液回流至陶瓷膜过滤装置;
5)将步骤3)所得第二清液送入反渗透装置处理后,得纯水,回用,反渗透装置的操作压力1.5Mpa;
6)将步骤3)所得第二浓液经管式膜装置浓缩处理后,送入喷雾干燥装置进行喷雾干燥得米蛋白副产品,喷雾干燥装置的喷头压力为0.5-0.7MPa,进口温度为260-280℃,工作压力为5±0.2MPa,出口温度为80±5℃。
2.如权利要求1所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:陶瓷膜过滤装置的膜孔径为50nm和100-200nm。
3.如权利要求1或2所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:有机超滤膜装置所用膜元件的分子截留量为3KD,操作压力0.6Mpa。
4.如权利要求1或2所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:板框压滤机所用板框滤布型号为750a。
5.如权利要求1或2所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:步骤1)中,预过滤器过滤所得滤渣,经板框压滤后、干燥,用于饲料配料或堆肥原料。
6.如权利要求1或2所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:步骤2)中,陶瓷膜过滤装置的过滤温度为30-50℃。
7.如权利要求1或2所述的膜集成洗米水回用装置,其特征在于:步骤4)中,板框压滤机压滤所得滤饼用于动物饲料。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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