CN111356657B - 用于处理在制备改性淀粉时形成的废水的方法 - Google Patents

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Abstract

用于处理在制备淀粉，尤其是化学改性淀粉时形成并且含有溶解的盐和有机化合物的废水(S1)的方法，其中提出，使废水(S1)或基本上含有废水(S1)的溶解的盐和有机化合物的经预处理的废水(S1)经历膜分离法，其中将供应至膜分离法的废水(S1)分离成第一体积流(S3)和第二体积流(S2)，所述第一体积流具有与供应的废水(S1)相比更高浓度的溶解的盐，所述第二体积流具有与供应的废水(S1)相比更低浓度的溶解的盐，其中使第一体积流(S3)经历热处理以分离溶解的盐和含有废水(S1)的一个份额的有机化合物的第三体积流(S9)。借助于本发明提供了用于在回收可利用的成分的情况下处理来自改性淀粉的制备的废水(S1)的方法。

Description

用于处理在制备改性淀粉时形成的废水的方法
技术领域
本发明涉及用于处理在制备淀粉，尤其是化学改性淀粉时形成和含有溶解的盐和有机化合物的废水的方法。
背景技术
改性淀粉在工业上具有多种应用，其中主要应用领域是食品工业和造纸工业。它们可以以物理、化学或酶法方式制备。在化学改性淀粉的情况下，通过使用化学品使淀粉的性质适应各自需要的要求。因此例如可以改变淀粉的物理和流变学性质以及溶胀性质和水结合性质。淀粉尤其可以从原料玉米、小麦、马铃薯、木薯或大米获得。通过向悬浮于水中的淀粉(“浆料”)中添加化学品，在水溶液或者悬浮液中进行化学改性。在从反应混合物分离和洗出改性淀粉时产生根据本发明待净化的废水。洗涤主要通过水洗旋风设备进行，并且淀粉的分离主要通过离心分离器如分离器和/或离心机进行。
在分离和洗出改性淀粉之后留下的废水含有高浓度的有机化合物和溶解的盐。在制备羟丙基淀粉(HPS)时例如形成具有高浓度的1,2-丙二醇和硫酸钠的废水。以常规的方式将该废水在污水处理设备中净化，其中将有机化合物通过需氧过程分解并且转化成生物质(“淤泥”)。然而高份额的溶解的盐在该生物废水净化的情况下造成很大困难。随着盐浓度的提高，生物废水处理中的生物群落被抑制，这可能导致生物废水净化的故障甚至完全中断。废水中的高硫酸盐浓度另外导致装置技术方面和废水净化装置的混凝土池中的腐蚀。盐负荷在生物废水处理装置中不被分解，并且因此通过排水管到达排水渠并且使其负荷。另外，在生物废水处理阶段中形成的生物质(“积淤”)通常必须以昂贵的方式处置。
用于处理来自制备改性淀粉的废水的另外的方法描述于 EP2796418A1和WO2010/037156A1中。
发明内容
因此，本发明的目的在于改进在制备淀粉，尤其是化学改性淀粉时形成的废水的处理，并且尤其是提供在回收可利用的成分的情况下处理废水的方法。
该目的通过用于处理在制备淀粉，尤其是化学改性淀粉时形成并且含有溶解的盐和有机化合物的废水的方法而实现，其中根据本发明设计为，使废水或基本上包含了废水的溶解的盐和有机化合物的经预处理的废水经历膜分离法，在所述膜分离法中，将供应至膜分离法的废水分离成第一体积流和第二体积流，所述第一体积流具有与供应的废水相比更高浓度的溶解的盐，所述第二体积流具有与供应的废水相比更低浓度的溶解的盐，其中使第一体积流经历热处理以分离溶解的盐和含有废水的有机化合物的份额的第三体积流。因此，根据本发明将废水分离成不同的体积流，其中在第一体积流中浓缩溶解的盐，和在第三体积流中浓缩至少一部分有机化合物。随后至少第三体积流中含有的有机化合物的份额可供回收，如在下文更详细解释。通过热处理第一体积流回收溶解的盐，其中借助热处理的回收在经济上因此是可能的，因为第一体积流具有比初始引入膜分离法的废水明显更小的体积。实际上，尽管热处理耗费能量，但仅通过回收和再利用所回收的盐就证实了根据本发明的方法是经济的。此外如果还回收和再利用第三体积流中含有的有机化合物，则将根据本发明的方法的经济平衡设计得明显积极。任选地在这种情况下可以使在制备淀粉，尤其是化学改性淀粉时形成的废水经历预处理以分离悬浮的固体，然后将其供应至根据本发明提供的膜分离法。
优选地，在膜分离法中进行反渗透，其中第一体积流不仅含有与供应的废水相比更高浓度的溶解的盐，而且含有供应的废水的有机化合物。第二体积流在该情况下为基本上不含溶解的盐和有机化合物的水，可以将该水重新用于淀粉或改性淀粉的制备方法中以及能够明显减小待处理的第一体积流的体积。因此，可以将第一体积流以经济上可行的方式直接供应至热处理以回收盐。
替代地，在膜分离法中也可以进行纳滤，其中第二体积流含有与供应的废水相比更低浓度的溶解的盐，以及另一份额的有机化合物。如果要将一部分有机化合物用于沼气发生装置中，则该方案例如可以是有利的，以例如获得为了分离和回收溶解的盐的热处理所需的能量并且因此使整个方法更经济。
根据有利的实施方案，第一体积流的热处理在结晶装置中进行而使溶解的盐结晶。
此外优选提出，使第三体积流或源自于其的体积流经历选择性分离，以分离和回收第三体积流中所含有的有机化合物。回收的有机化合物，例如1,2-丙二醇或乙二醇，是经济上可利用的原料。优选地，选择性分离以分离和回收有机化合物包括蒸馏和萃取。但是替代地也可考虑使用精馏、吸附或吸收，以选择性分离有机化合物。
在这种情况下优选提出，使第三体积流在选择性分离以分离和回收有机化合物之前液化和经历反渗透以分离水。以该方式可以减少供应至选择性分离的体积流。因此选择性分离可以更小和更低成本地确定尺寸并且减少能量消耗。
此外为了提高回收的盐以及每种有机化合物的量而提出，蒸发结晶装置的母液和将由母液的蒸发产生的蒸发器蒸汽供应至选择性分离以分离和回收母液中所含有的有机化合物。母液的干燥残余物通过现已回收和可重新使用的盐形成，以及在蒸发器蒸汽中含有可利用的挥发性有机化合物，将其通过选择性分离回收。
在进行作为根据本发明的膜分离法的纳滤的情况下，可以使第二体积流经历反渗透，和将反渗透的渗余物供应至选择性分离以分离和回收渗余物中所含有的有机化合物。对于分离第二体积流中所含有的非挥发性组分有利的是，将渗余物在供应至选择性分离之前进行蒸发，其中同样将从渗余物的蒸发产生的蒸发器蒸汽供应至选择性分离以分离和回收有机化合物。渗余物和结晶装置的母液的蒸发可以如一起在薄膜蒸发器中进行。
在下文根据实施例借助于附图更详细地解释本发明。
附图说明
在此在图1中显示了根据本发明的方法的可能的实施方案的示意图。
具体实施方式
如图1中所示，首先使在分离和洗出改性淀粉之后留下的废水S1在废水罐中准备好。废水S1含有高浓度的有机化合物和溶解的盐。例如在制备羟丙基淀粉(HPS)时形成具有高浓度的1,2-丙二醇和硫酸钠或还有其它盐如硫酸铵的废水S1。为了分离悬浮的固体，可以将废水S1任选地供应至例如作为过滤阶段进行的预净化(未在图1中示出)，然后将其供应至第一膜阶段2，在其中进行膜分离法，在图1示出的实施例中为反渗透的形式。
在第一膜阶段2中，将供应至第一膜阶段2的废水S1分离成具有与供应的废水S1相比更高浓度的溶解的盐的第一体积流S3和基本上不含溶解的盐的第二体积流S2。有机化合物在应用反渗透的情况下同样处于第一体积流S3中。第二体积流S2因此是基本上不含溶解的盐和有机化合物的水，将其收集在第一水罐3中并且可以将其重新用于淀粉或改性淀粉的制备方法中或还可以重新用于操作的另一位置。由于分离了第二体积流S2，第一体积流S3因此具有相比于引入第一膜阶段2的废水S1 明显更小的体积。由此可以将第一体积流S3以经济上可行的方式直接供应至结晶装置4，以进行第一体积流S3的热处理和溶解的盐的回收。
在结晶装置4中，进行第一体积流S3的蒸发以使溶解的盐结晶。在结晶装置4中产生的蒸汽几乎不含有任何溶解的盐，但是含有高浓度的挥发性有机化合物并且是第三体积流S9，将其首先使其在冷凝器5中液化。可以将待移出的热量通过热回收用于热处理或用于随后的蒸馏(未在图1中示出)。随后将经液化的第三体积流S9根据图1的实施例供应至第二膜阶段6，在其中使其经历反渗透。在第二膜阶段6中获得经净化的第一水级分S10，将其收集在第二水罐7中，并且可以将其重新用于淀粉或改性淀粉的制备方法中或还可以重新用于操作的另一位置。
此外由第二膜阶段6可以引出高度浓缩的有机化合物的级分S11，随后使其经历选择性分离以分离和回收有机化合物。在示出的图1的实施例中，在蒸馏装置8中进行选择性分离，其中可以选择性地获得期望的有机化合物作为有机级分S13，和将其收集在收集罐9中。例如在制备羟丙基淀粉(HPS)的情况下，形成具有高浓度的1,2-丙二醇的废水S1，其可以借助图1的方法在蒸馏装置8中作为有机级分S13获得，储存在收集罐9中，并且随后经济地使用。优选冷却有机级分S13，其中例如可以将待移除的热量用于加热蒸馏装置8或用于热处理供应的介质。蒸馏装置8的最终体积流S12代表经净化的第二水级分S12，可以将其收集在第三水罐10中，和重新用于淀粉和改性淀粉的制备方法中。也优选冷却经净化的水级分S12，其中可以将热量用于加热介质的方法中。
首先将结晶装置4的残余物S4用离心机11离心，在其中将结晶出的盐作为第一盐级分S5分离和在干燥器12中干燥。将经干燥的盐收集在第一盐料仓13中。例如在制备羟丙基淀粉(HPS)的情况下形成具有高浓度的硫酸钠的废水S1，可以将所述硫酸钠收集在盐料仓13中，和重新用于改性淀粉的制备方法中。
离开离心机11和结晶装置4的母液S6含有高浓度的盐，不可蒸发的残余物以及挥发性有机化合物。将它们供应至薄膜蒸发器14，以获得所含有的盐作为第二盐级分S1，可以将其收集在第二盐料仓15中。薄膜蒸发器14的蒸发器蒸汽S8含有水和挥发性有机化合物并且将其供应至蒸馏装置8，以实现这些有机化合物的几乎完全的回收。
事实上，尽管存在用于结晶装置4中的热处理的能量耗费，但是根据本发明的方法仅通过回收和再利用所回收的盐就被证实是经济的。通过另外回收和再利用有机化合物，根据本发明的方法的经济平衡变得显然是积极的。此外，通过回收水和溶解的盐(它们可以作为回收的原料重新用于改性淀粉的制备方法中)，可以降低制备方法的原料成本以及几乎完全消除在化学改性淀粉的制备方法中的可观的饮用水消耗和待排放的废水量。在新规划用于制备改性淀粉的装置的情况下，可以省去生物废水净化并且因此避免处置其中形成的生物质(“积淤”)。在现有装置的情况下，可以借助于根据本发明的方法降低生物废水净化装置上的水力和有机负荷，以及因此可以取得废水处理储备。

Claims (10)

1.用于处理在制备淀粉时形成并且含有溶解的盐和有机化合物的废水(S1)的方法，其中使废水(S1)或包含废水(S1)的溶解的盐和有机化合物的经预处理的废水(S1)经历膜分离法，在所述膜分离法中，将供应至膜分离法的废水(S1)分离成第一体积流(S3)和第二体积流(S2)，所述第一体积流具有与供应的废水(S1)相比更高浓度的溶解的盐，所述第二体积流具有与供应的废水(S1)相比更低浓度的溶解的盐，其中使第一体积流(S3)经历热处理以分离溶解的盐，和含有废水(S1)的有机化合物一部分的第三体积流(S9)，其特征在于所述第三体积流(S9)或源自于其的体积流经历选择性分离，以分离和回收1,2-丙二醇或乙二醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在膜分离法中进行反渗透，其中所述第二体积流(S2)为基本上不含溶解的盐和有机化合物的水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在膜分离法中进行纳滤，其中所述第二体积流(S2)为含有废水(S1)的另一份额的有机化合物的体积流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一体积流(S3)的热处理在结晶装置(4)中进行，以使溶解的盐结晶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性分离为蒸馏。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性分离为萃取。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使第三体积流(S9)在选择性分离以分离和回收1,2-丙二醇或乙二醇之前液化和经历反渗透以分离水。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，蒸发结晶装置(4)的母液(S6)和将由母液(S6)的蒸发产生的蒸发器蒸汽(S8)供应至选择性分离以分离和回收母液(S6)中所含有的有机化合物1,2-丙二醇或乙二醇。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使第二体积流(S2)经历反渗透，和将反渗透的渗余物供应至选择性分离以分离和回收渗余物中所含有的有机化合物1,2-丙二醇或乙二醇。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述淀粉是化学改性淀粉。
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