CN115140857A - 马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法 - Google Patents

马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法，其中，本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统包括：离心机；来复线文丘里微纳米气泡发生器；超滤装置；反渗透装置，与超滤装置通过管路连接。本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法包括：对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理；对马铃薯淀粉加工污水利用来复线文丘里微纳米气泡发生器进行进一步固液分离处理；利用超滤装置对清液进一步过滤处理；对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理。本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法可提高淀粉回收率，同时可将绝大部分的蛋白质进行分离浓缩，提取高价值的蛋白质，实现废水的资源化利用；同时经净化后的干净的产水可以进一步应用土豆的生产加工过程，最大程度实现废水的固相和液相的全部资源化利用。

Description

马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法
技术领域
本发明涉及食品加工领域，主要涉及一种马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法。
背景技术
马铃薯淀粉生产过程中，生产精制淀粉一般采用多级逆流水洗的方式。生产时，含有细纤维、细淀粉汁水排入中转平流沉淀池，一部分进入蛋白质提纯车间经加热变性析出、离心分离、闪蒸、干化等工艺进行蛋白质分离提纯，另一部分以废水形式排入污水暂存池。目前主要存在以下问题：
（1）因为蛋白质生产需加温至90℃以上，在此温度下细纤维素发生糊化反应，造成蛋白质析出含量下降；
（2）蛋白质溶液含固量不高，离心机效率低，离心滤液仍含有大量蛋白质，发酵后氨氮、总氮值高，废水难处理；
（3）平流沉淀池内汁液发酵速度快，酸败后蛋白质产率、质量下降；
（4）细淀粉汁水以废水形式进入污水暂存池汁液，其COD、氨氮、TN含量较高，处理难度大，成本增加；
（5）污水处理采用生化工艺的调试时间较长，难以与马铃薯生长周期完美匹配，经常刚刚调试完成即生产中断。
如何实现对淀粉精制段产生汁液进行分离处理以提取低级淀粉产品、提高蛋白质的产量和质量、降低污水排放中因淀粉、蛋白质等有机物造成的负荷，对整个生产工艺更改优化至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，包括：
用于对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉的离心机；
用于对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理的来复线文丘里微纳米气泡发生器，与离心机通过管路连接；
用于对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理的超滤装置，与来复线文丘里微纳米气泡发生器通过管路连接；
用于对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理的反渗透装置，与超滤装置通过管路连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，还包括旋流器，所述旋流器用于对马铃薯淀粉加工污水进行旋流分离处理，所述旋流器的溢流液出口与离心机的液流进口连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出管连接中间水罐，中间水罐通过管路与超滤装置的原料进口连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，超滤装置的浓缩液排出管与反渗透装置的浓缩液排出管均连接于蛋白质提取系统的进料管上。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，超滤装置包括过滤精度为0.05-0.1um的膜元件。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，包括：
对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉；
利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理；
利用超滤装置对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理；
利用反渗透装置对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其中，将反渗透装置以及超滤装置的浓缩液排入浓水箱，进一步制取蛋白质。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其中，利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理包括：采用来复线文丘里微纳米气泡发生器进一步去除废水中的纤维和残留淀粉，来复线文丘里微纳米气泡发生器进料与气体混合，利用产生的微纳米气泡将固相分离并统一收集，用于进一步喷干或晒干制取饲料，来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出进入中间水罐缓存，作为后续超滤装置的进料。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法可提高淀粉回收率，同时可将绝大部分的蛋白质进行分离浓缩，提取高价值的蛋白质，实现废水的资源化利用；同时经净化后的干净的产水可以进一步应用土豆的生产加工过程，最大程度实现废水的固相和液相的全部资源化利用。
附图说明
图1为本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，包括：
用于对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉的离心机2；
用于对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理的来复线文丘里微纳米气泡发生器3，与离心机通过管路连接；
用于对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理的超滤装置4，与来复线文丘里微纳米气泡发生器通过管路连接；
用于对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理的反渗透装置5，与超滤装置4通过管路连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，还包括旋流器1，所述旋流器用于对马铃薯淀粉加工污水进行旋流分离处理，所述旋流器的溢流液出口与离心机的液流进口连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出管连接中间水罐6，中间水罐6通过管路与超滤装置的原料进口连接。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，超滤装置的浓缩液排出管11与反渗透装置的浓缩液排出管12均连接于蛋白质提取系统的进料管7上。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其中，超滤装置包括过滤精度为0.05-0.1um的膜元件。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，包括：
对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉；
利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理；
利用超滤装置对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理；
利用反渗透装置对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其中，将反渗透装置以及超滤装置的浓缩液排入浓水箱，进一步制取蛋白质。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其中，利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理包括：采用来复线文丘里微纳米气泡发生器进一步去除废水中的纤维和残留淀粉，来复线文丘里微纳米气泡发生器进料与气体混合，利用产生的微纳米气泡将固相分离并统一收集，用于进一步喷干或晒干制取饲料；来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出进入中间水罐缓存，作为后续超滤装置的进料。
马铃薯淀粉废水的特点 ：
（1）有机物浓度高，可生化性好，污水中高浓度有机质不易降解，处理难度较大；
（2）悬浮物浓度高，需要进行预处理来减轻后续处理的负荷；
（3）氨氮含量较高，需要设置去除氨氮效果较好的处理单元；
（4）马铃薯淀粉废水排放有明显的季节性，一般一年只运行三个月且该时间段室外温度较低（小于18℃）。
目前国内淀粉生产企业的污水处理系统主要采用工艺为“厌氧系统+好氧系统”组合工艺。该生化工艺在淀粉废水处理中存在如下弊端：
（1）厌氧工艺调试驯养微生物周期长（45天左右），受马铃薯作物生长周期性限制，马铃薯淀粉生产的季节性很强，年生产周期只有1-3个月（常为9-11月份），造成调试后即停产状态；
（2）因生化处理需连续运行无法随起随用，所以废水需要大体积暂存，进行冬储夏灌；
（3）生化法处理淀粉废水运行所需能耗较高，动力设施较多，需加药进行预处理，尤其厌氧系统运行需要大量热源，保证中温发酵（水温35℃左右）；
（4）“厌氧系统+好氧系统”组合工艺需要专业运行人员，保证系统运行稳定、维持微生物稳定生长、出水连续达标排放。
淀粉厂在生产过程中会排放出大量含淀粉、纤维和蛋白质的废水，存放在污水站中极易酸败变臭。且由于马铃薯生长和生产的季节性影响，一年中仅生产周期仅有三个月左右，无法实现连续生产和运行，因此难以采用生化法对废水进行处理。目前现有废水按传统工艺只能暂存后，部分回用于土地灌溉等方面。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法可以稳定、快速的处理马铃薯淀粉加工污水，使废水水量减少、污染负荷下降。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统以及处理方法可提高淀粉回收率，同时可将绝大部分的蛋白质进行分离浓缩，提取高价值的蛋白质，实现废水的资源化利用；同时经净化后的干净的产水可以进一步应用土豆的生产加工过程，如清洗等工段，最大程度实现废水的固相和液相的全部资源化利用。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统运行过程如下：
粗淀粉乳液经过旋流器后其底部富含淀粉的料液进入淀粉车间制取精淀粉，而旋流器顶部溢流液主要组分为少量淀粉、纤维、蛋白质、多肽等细胞液类物质，则进入后续设备进行深度处理，提取有价物质后再进一步分质回用。
1、 固液分离
淀粉生产车间废水经水泵提升至离心机，利用密织筛网进行细淀粉的截留和回收，进一步输送至精致淀粉车间回收淀粉；而离心过滤后的滤液和缓存槽的溢流液则混合后直接进入来复线文丘里微纳米气泡发生器，气泡在水中形成的气液界面具有容易接受H+和OH-，而且通常阳离子比阴离子更容易离开气液界面，而使界面常带有负电荷，产生ζ电位。ζ电位使气泡界面吸附能力显著提升，形成胶体层，从而使纤维、淀粉等固体、胶体物质与水相更好的分离，实现固液分离。来复线文丘里微纳米气泡发生器产生的固体、胶体物质，可用于进一步喷干或晒干制取饲料等产品。来复线文丘里微纳米气泡发生器产水的清夜则进入中间水罐缓存，作为后续超滤装置的进料。
2、 膜分离及提浓
中间水罐中的料液经中间水泵提升进入超滤装置，超滤装置设置2套，每天定时进行清洗；超滤装置的核心部件为过滤精度为0.05-0.1um的膜元件；可以有效的将所有残余的淀粉细粉和纤维细分及其他悬浮物和胶体进行截留。其原理为筛分过滤原理，其中90%的滤液收集存储后进入后续反渗透单元，10%左右的浓缩液则富含大分子的蛋白质，可进入浓水箱后进一步制取蛋白质；超滤装置的滤液经高压泵升压后进入反渗透装置，反渗透装置的核心原件为0.1nm级孔径的膜元件，可以截留90%以上的蛋白质、多肽、糖类、氨基酸等马铃薯的细胞液中的组分，并可升压将其浓缩；反渗透装置的产水COD≤200mg/L，完全满足农田灌溉水的标准要求，可进一步用于灌溉或者马铃薯的清洗等用途；而反渗透装置的浓缩液则进入浓水箱，进一步制取蛋白质；反渗透单元的回收率约85%，即有85%的滤液作为产品水进行回用，15%的浓缩液作为蛋白质提取的进料进一步制取蛋白质。
本发明的马铃薯淀粉加工污水处理系统的进料来自淀粉分离后的旋流器溢流液，对溢流液进行进一步的精细化过滤筛分，共设置离心物理分离和膜过滤分离两个主要单元，离心物理分离单元包含离心机、来复线文丘里微纳米气泡发生器及辅助系统等；膜过滤单元主要包含膜筛分和反渗透膜系统及配套等回收设备。
本发明的技术方案的有益效果如下：
1、蛋白质的回收利用效益
与传统工艺相比较，本发明的技术方案实施后，蛋白质回收率提高80%；可实现全生产过程中生产蛋白质能耗降低75%。
2、淀粉的回收利用效益
与传统工艺相比较，本发明的技术方案实施后可以回收淀粉，增加经济效益。
3、产品水的回收利用效益
每年可回收产品水（COD≤200mg/L），完全满足农田灌溉水的标准要求，可进一步用于灌溉或者清洗马铃薯等用途，实现节约生产用水成本。
4、剩余浓缩液的回收利用效益
回收蛋白质后剩余浓缩液，含有丰富的营养成分可作为饲料原料使用，实现废水零排放，保护环境。
5、本发明的技术方案实施后，后端无需建设废水处理系统，减少环保投资。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种马铃薯淀粉加工污水处理系统，其特征在于，包括：
用于对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉的离心机；
用于对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理的来复线文丘里微纳米气泡发生器，与离心机通过管路连接；
用于对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理的超滤装置，与来复线文丘里微纳米气泡发生器通过管路连接；
用于对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理的反渗透装置，与超滤装置通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其特征在于，还包括旋流器，所述旋流器用于对马铃薯淀粉加工污水进行旋流分离处理，所述旋流器的溢流液出口与离心机的液流进口连接。
3.根据权利要求2所述的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其特征在于，来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出管连接中间水罐，中间水罐通过管路与超滤装置的原料进口连接。
4.根据权利要求3所述的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其特征在于，超滤装置的浓缩液排出管与反渗透装置的浓缩液排出管均连接于蛋白质提取系统的进料管上。
5.根据权利要求4所述的马铃薯淀粉加工污水处理系统，其特征在于，超滤装置包括过滤精度为0.05-0.1um的膜元件。
6.一种马铃薯淀粉加工污水处理方法，其特征在于，包括：
对马铃薯淀粉加工污水进行离心过滤处理，使其分离出细淀粉；
利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理；
利用超滤装置对来复线文丘里微纳米气泡发生器排出的清液进一步过滤处理；
利用反渗透装置对超滤装置排出的滤液进行进一步固液分离处理。
7.根据权利要求6所述的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其特征在于，将反渗透装置以及超滤装置的浓缩液排入浓水箱，进一步制取蛋白质。
8.根据权利要求7所述的马铃薯淀粉加工污水处理方法，其特征在于，利用来复线文丘里微纳米气泡发生器对离心过滤处理后的马铃薯淀粉加工污水进行进一步固液分离处理包括：采用来复线文丘里微纳米气泡发生器进一步去除废水中的纤维和残留淀粉，来复线文丘里微纳米气泡发生器进料与气体混合，利用产生的微纳米气泡将固相分离并统一收集，用于进一步喷干或晒干制取饲料，来复线文丘里微纳米气泡发生器的产水输出进入中间水罐缓存，作为后续超滤装置的进料。
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