CN112573737A - 一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，属于膜技术水处理领域。本发明解决在处理大豆黄浆废水时存在膜块堵塞，需频繁清理等问题，所述方法为：用100目筛对黄浆水进行初步过滤，去除未成形的碎豆腐和杂质颗粒；利用振动膜装置处理过滤液，回收黄浆水中的大豆蛋白质，在截留液中提取大豆乳清蛋白，透过液进行下一步处理；利用振动膜装置将步骤二的透过液脱盐浓缩回收黄浆水中的大豆低聚糖，在截留液中提取大豆低聚糖，透过液进行下一步处理；将透过液利用振动膜装置进行反渗透，截留液提取大豆异黄酮，大豆皂苷，透过液回收或排放。本发明能够有效防止膜污染及浓差极化现象，维持高通量，并且对进水水质要求不高，可以更好的处理黄浆废水。

Description

一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法
技术领域
本发明属于膜技术水处理领域，具体涉及一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法。
背景技术
我国作为大豆的原产地，豆制品加工具有悠久的历史，在豆制品加工过程中会排放大量的大豆黄浆废水，其生物需氧量(BOD)，化学耗氧量(COD)值严重超标，而黄浆水中还含有很多营养成分。研究表明，黄浆水中功能性成分含量为大豆低聚糖14.9mg/g，大豆乳清蛋白4.2mg/g、大豆皂苷0.3mg/g、大豆异黄酮0.2mg/g。大豆低聚糖具有促进双歧杆菌增殖、促进肠道有益细菌的生长，改善便秘，预防肠癌等优点。大豆乳清蛋白具有抵御疾病，降低癌症发生率等功能。大豆异黄酮能缓解妇女更年期综合症；抗氧化活性；预防骨质疏松等。将黄浆水直接排放到下水道不仅污染了环境，而且浪费了资源。因此，从大豆黄浆水中提取功能性物质具有重要意义。
目前，常用的从黄浆水中提取功能性物质的方法是利用微滤，超滤，纳滤，反渗透等静态膜分离技术。超滤是在压力驱动下，溶液中的溶剂小分子透过膜而溶质大分子被截留的分离过程，其基本原理为筛分效应。纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存，同时又具有电荷排斥效应，可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200da的各类物质，可部分去除单价离子和分子量低于200da的物质。
然而无论是哪种技术，这种静态的膜分离技术都存在膜污染，膜块堵塞导致渗透通量减小，处理时间长，膜衰减系数增大的问题，促使人们寻求新的膜分离技术。
发明内容
本发明的目的是为了解决在处理大豆黄浆废水时，传统膜处理技术存在膜块堵塞，需频繁清理等问题，提供一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，所述方法步骤为：
步骤一：首先用100目筛对黄浆水进行初步过滤，去除未成形的碎豆腐和杂质颗粒；
步骤二：利用振动膜装置在压强为0.15-0.25MPa，温度为40-50℃的条件下处理过滤液，回收黄浆水中的大豆蛋白质，在截留液中提取大豆乳清蛋白，透过液进行下一步处理；
步骤三：利用振动膜装置将步骤二的透过液脱盐浓缩回收黄浆水中的大豆低聚糖，在截留液中提取大豆低聚糖，透过液进行下一步处理；
步骤四：将步骤三的透过液利用振动膜装置进行反渗透，截留液提取大豆异黄酮，大豆皂苷，透过液达到回收或排放要求。
本发明相对于现有技术的有益效果为：振动膜技术是利用振动剪切波强化工艺(VSEP)的膜分离技术，能够有效防止膜污染及浓差极化现象，维持高通量，并且对进水水质要求不高，有效结合了膜分离技术和机械振动技术，可以更好的处理黄浆废水。VSEP的性能优势有：操作压力低；回收率高；薄膜冲洗周期长；紧凑型设计，占地面积小；能量转换率达到99％；使用范围广泛，可任选微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)或反渗透(RO)。VSEP的技术优势有：强剪切力可以延长膜的堵塞时间，有效的阻止颗粒污染物在膜表面的沉积；增大渗透通量，为膜的工作时间和处理质量奠定了一个良好的基础；可以适应相当高的浓浆液；大大的节约了成本，延长了膜的使用时间，并且装置经久耐用；在工业废水处理领域极大的提高了工作效率，在最佳工艺条件下，振动膜的工作效率大约是静止膜的20倍。此外VSEP技术处理污水时无需加药，出水水质好，为膜分离技术提供了一个简便有效的新方法。
附图说明
图1为振动膜技术处理大豆黄浆废水工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明利用了膜分离技术和机械振动技术，利用振动膜装置截留黄浆水中的大豆蛋白质，大豆低聚糖，大豆异黄酮和大豆皂苷。振动膜系统作为一项新型的膜分离技术，通过超频震动在膜表面产生巨大的正弦波形剪切力，有效的阻止颗粒污染物在膜表面的沉积，增大了膜的渗透通量，能够缩短处理时间，提高效率，并且解决了需频繁清理膜的问题，为进一步提纯这些功能性物质奠定了基础，同时使原液达到回收排放的要求，为工业处理废水提供了一种新方法。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，所述方法步骤为：
步骤一：首先用100目筛对排放的黄浆水进行初步过滤，去除未成形的碎豆腐，悬浮物等杂质颗粒，过滤液备用；
步骤二：利用振动膜装置在压强为0.15-0.25MPa，温度为40-50℃的条件下处理过滤液，回收黄浆水中的大豆蛋白质，在截留液中提取大豆乳清蛋白，透过液进行下一步处理；
步骤三：利用振动膜装置将步骤二的透过液脱盐浓缩回收黄浆水中的大豆低聚糖，在截留液中提取大豆低聚糖，透过液进行下一步处理；
步骤四：将步骤三的透过液利用振动膜装置进行反渗透，截留液提取大豆异黄酮，大豆皂苷，透过液达到回收或排放要求。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤二中，所述膜为截留分子量为8000-10000da的PS-10聚砜膜，工艺条件pH为4.5-9，PH越高渗透量越大。
具体实施方式三：具体实施方式一或二所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤二中，对截留液进行双效蒸发，喷雾干燥得到大豆乳清蛋白。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤三中，所述膜为分子量500da的芳香聚酰胺纳滤膜。
具体实施方式五：具体实施方式一或四所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤三中，对截留液使用活性炭进行脱色，然后喷雾干燥得到大豆低聚糖。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤三中，所述脱盐浓缩的工艺条件为：压强为0.5MPa～0.6MPa，温度为40～50℃。在浓缩倍数为10时，可以截留90％以上的总糖，其中蔗糖的截留率近100％，经振动膜纳滤后实现了糖与无机盐的分离。浓缩倍数的影响因素有：1.排污水量的大小和浓度；2.蒸发散失；3.补充水量。当浓缩倍数为6-10时，可以截留80％-90％的总糖。纳滤膜对蔗糖的截留率为100％，不受温度、压强、料液浓度的影响。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤四中，所述反渗透的工艺条件为：压力0.5～0.6MPa，温度40～50℃。
具体实施方式八：具体实施方式一或七所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，步骤四中，对截留液进行浓缩干燥，即得到大豆异黄酮和大豆皂荚。
实施例1：
一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，所述方法步骤为：
步骤一：首先用100目筛对排放的黄浆水进行初步过滤，去除未成形的碎豆腐，悬浮物等杂质颗粒，过滤液备用；
步骤二：利用振动膜装置在pH为5.8，压强为0.2MPa，温度为40℃的条件下处理过滤液，回收黄浆水中的大豆蛋白质，对截留液进行双效蒸发，喷雾干燥提取大豆乳清蛋白，透过液进行下一步处理；所述膜为截留分子量为8000-10000da的PS-10聚砜膜。经过振动膜超滤后，有80％左右的蛋白质被截留，90％左右的总糖透过，基本实现了蛋白质与糖的分离。透过液中COD值降到了7600mg/L，BOD值降到了5700mg/L。振动膜型号为L-539，厂家是New Logic Research。振动膜装置是将振动式膜装置与微滤、超滤、纳滤、反渗透等过滤膜工艺的结合。就是通过此装置中的震动器使超滤膜、纳滤膜、反渗透膜产生自身震动。
步骤三：利用振动膜装置在压强为0.5MPa，温度为40℃条件下，将步骤二的透过液脱盐浓缩回收黄浆水中的大豆低聚糖，对截留液使用活性炭进行脱色，然后喷雾干燥提取大豆低聚糖，透过液进行下一步处理；所述膜为分子量500da的芳香聚酰胺纳滤膜。在浓缩倍数为10时，可以截留90％以上的总糖，其中蔗糖的截留率近100％，经振动膜纳滤后实现了糖与无机盐的分离。当浓缩倍数为6-10时，可以截留80％-90％的总糖。纳滤膜对蔗糖的截留率为100％，不受温度、压强、料液浓度的影响。
步骤四：将步骤三的透过液利用振动膜装置进行反渗透，工艺条件为：压力0.6MPa，温度40℃，对截留液进行浓缩干燥，提取大豆异黄酮，大豆皂苷，透过液达到回收或排放要求。该步骤利用振动膜装置进行反渗透能够除去纳滤透过液中的无机盐和单糖，而大豆异黄酮和大豆皂苷可以贯穿超滤膜、纳滤膜单元，适宜在干物质最少的反渗透截留液中提取。反渗透透过液得到的纯水可作为工业水再利用。反渗透膜只透过水不透过溶质，所以可以截留大豆异黄酮、大豆皂苷。透过液中为水。

Claims (8)

1.一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：所述方法步骤为：
步骤一：首先用100目筛对黄浆水进行初步过滤，去除未成形的碎豆腐和杂质颗粒；
步骤二：利用振动膜装置在压强为0.15-0.25MPa，温度为40-50℃的条件下处理过滤液，回收黄浆水中的大豆蛋白质，在截留液中提取大豆乳清蛋白，透过液进行下一步处理；
步骤三：利用振动膜装置将步骤二的透过液脱盐浓缩回收黄浆水中的大豆低聚糖，在截留液中提取大豆低聚糖，透过液进行下一步处理；
步骤四：将步骤三的透过液利用振动膜装置进行反渗透，截留液提取大豆异黄酮，大豆皂苷，透过液达到回收或排放要求。
2.根据权利要求1所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤二中，所述膜为截留分子量为8000-10000da的PS-10聚砜膜，工艺条件pH为4.5-9。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤二中，对截留液进行双效蒸发，喷雾干燥得到大豆乳清蛋白。
4.根据权利要求1所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤三中，所述膜为分子量500da的芳香聚酰胺纳滤膜。
5.根据权利要求1或4所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤三中，对截留液使用活性炭进行脱色，然后喷雾干燥得到大豆低聚糖。
6.根据权利要求1所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤三中，所述脱盐浓缩的工艺条件为：压强为0.5MPa～0.6MPa，温度为40～50℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤四中，所述反渗透的工艺条件为：压力0.5～0.6MPa，温度40～50℃。
8.根据权利要求1或7所述的一种利用振动膜处理大豆黄浆废水的方法，其特征在于：步骤四中，对截留液进行浓缩干燥，即得到大豆异黄酮和大豆皂荚。
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