CN117003422A - 一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，属于废水处理技术领域，包括：将泡豆废水置入沉淀池内静置沉淀，并将蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水泵送至调节池调节pH，将调节池产水泵送至絮凝沉淀反应池，投加絮凝剂之后静置沉淀；将沉淀池内静置后的上清液以及絮凝沉淀反应池静置后的产水混合后泵送至袋式过滤器进行过滤，袋式过滤器产水进入超滤装置截留大分子蛋白质和悬浮物；将超滤装置的产水泵送至纳滤装置去除水中的小分子蛋白质和水中的低聚糖；将纳滤装置的产水泵送至反渗透装置取产水中小分子有机物及水中盐离子。本发明能够制备获取高品质产水，满足农田灌溉水质标准要求，且产水也可回用于豌豆蛋白制备工艺中。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺。
背景技术
大豆、豌豆等蛋白是应用现代化生化工程技术，通过对大豆蛋白质进行改性加工制备高科技植物性蛋白质产品，具有很高的营养和经济价值。但在蛋白生产过程中，会产生大量的生产废水，且制备阶段不同，产生废水种类不同，如浸泡发酵过程中会产生泡豆废水、在豆类粉碎、分离及去除纤维和淀粉成分过程中会产生大量的淀粉废水和纤维废水，在蛋白液浓缩过程中，提取蛋白后则会产生大量的乳清液体，废水中有机物含量较高，COD达18000～50000mg/L，BOD5达5000～8000mg/L，废水中有机物主要以蛋白质和低聚糖为主。
目前，该废水的处理方法大多采用多级生物处理，利用厌氧和好氧法降低废水中的COD和BOD5值，不仅处理工艺复杂，而且达标难度大。另外，此法考虑的仅仅是处理，而废水中可回收的并具有很高营养和经济价值的乳清蛋白和低聚糖被无谓地消耗，不仅浪费了资源，而且处理费用较高。因此，如何提供一种能够回收资源的同时净化污水的处理工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，本发明能够制备获取高品质产水，满足农田灌溉水质标准要求，或者产水直接回用于豌豆蛋白制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，包括：
S10，预处理阶段
将泡豆废水置入沉淀池内静置沉淀，并将蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水按照预设比例混合后泵送至调节池，加入碱液调节pH，调节完成后将调节池产水泵送至絮凝沉淀反应池，投加絮凝剂之后静置沉淀；
S20，超滤处理
将沉淀池内静置后的上清液以及絮凝沉淀反应池静置后的产水混合后泵送至袋式过滤器进行初步过滤，袋式过滤器产水进入超滤装置进行二次过滤截留大分子蛋白质和悬浮物；
S30，纳滤处理
将超滤装置的产水泵送至纳滤装置过滤去除水中的小分子蛋白质和水中的低聚糖；
S40，反渗透处理
将纳滤装置的产水泵送至反渗透装置去除水中小分子有机物及水中盐离子，通过反渗透产水箱收集反渗透装置制备的高品质产水。
优选的，所述调节池内设置搅拌器，所述絮凝沉淀反应池包括快速反应区、慢速反应区和沉淀区，所述快速反应区和所述慢速反应区均设置有搅拌器，所述快速反应区连通有加药装置，所述加药装置内装填有絮凝剂。
优选的，所述超滤装置的周期运行时间30-60min，所述超滤装置运行一个周期后进行反洗，所述超滤装置运行2-3天进行一次药洗，所述超滤装置的药洗方式为增强通量维持清洗方式。
优选的，所述纳滤装置采用错流运行方式，所述反渗透装置采用错流运行方式。
优选的，处理工艺还包括纳滤保安过滤器和反渗透保安过滤器，所述纳滤保安过滤器设置于所述超滤装置和所述纳滤装置之间，所述反渗透保安过滤器设置于所述纳滤装置和所述反渗透装置之间。
优选的，处理工艺还包括超滤进水箱、超滤产水箱和纳滤产水箱，所述超滤进水箱和所述袋式过滤器、所述沉淀池以及絮凝沉淀反应池连通，所述超滤产水箱的进口和所述超滤装置连通，所述超滤产水箱的出口和所述纳滤保安过滤器连通，所述纳滤产水箱的进口和所述纳滤装置连通，所述纳滤产水箱的出口和反渗透保安过滤器连通。
优选的，步骤S10中，所述蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水的水量混合比例为5：2：2，所述调节池调节完成后的pH为6。
优选的，步骤S10中，所述絮凝沉淀反应池的沉淀时间为30-60min，所述絮凝沉淀反应池的产水浊度为20-30NTU，泡豆废水静置的沉淀时间为1.5-2.0h。
优选的，步骤S20中，所述超滤装置的产水浊度<0.5NTU，所述超滤装置采用错流运行方式，所述超滤装置的通量为20-40LMH。
本发明的有益效果在于：
本发明的优势在于：针对豌豆蛋白制备过程产水的不同废水，根据水质分流处理，蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水调节pH后，通过投加絮凝剂进行絮凝沉淀反应后，可将混合水样中的大分子蛋白质分离，并可回收利用，降低了资源浪费；以絮凝反应沉淀及超滤作为纳滤与反渗透的预处理，保证了后续膜系统运行的稳定性；通过纳滤装置处理后更好地截留了水中的小分子蛋白质及低聚糖；经反渗透装置处理后进一步去除水中小分子有机物及水中盐离子，制备获取高品质产水，反渗透产水不仅满足农田灌溉水质标准要求，而且也可作为豌豆蛋白制备工艺段用水；本发明将豌豆蛋白乳清废水中的经济性有机物有效回收并资源化，产生较大的经济效益。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺的整体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅附图1，本发明公开了一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，包括：
S10，预处理阶段
将泡豆废水置入沉淀池内静置沉淀，泡豆废水静置沉淀从而降低水中悬浮物浓度；将蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水按照预设比例混合后泵送至调节池，加入碱液调节pH，调节完成后将调节池产水泵送至絮凝沉淀反应池，投加絮凝剂之后静置沉淀；优选采用氢氧化钾调节pH，调节池产水进入絮凝沉淀反应池，通过投加絮凝剂吸附絮凝水中的蛋白质物质，降低混合废水中悬浮物浓度，控制产水浊度；通过投加絮凝剂进行絮凝沉淀反应后可将混合水样中的大分子蛋白质分离，并可回收利用，降低了资源浪费。
S20，超滤处理
将沉淀池内静置后的上清液以及絮凝沉淀反应池静置后的产水混合后泵送至袋式过滤器进行初步过滤，袋式过滤器产水进入超滤装置进行二次过滤截留大分子蛋白质和悬浮物；袋式过滤器进行初步过滤，袋式过滤器截留超滤装置进水中悬浮物及大分子颗粒物质等，确保超滤装置膜组件不受损伤，能够更好地保证超滤膜系统运行稳定性。
优选超滤装置选用外压式超滤，膜材料为PVDF中空纤维超滤膜，能够更好截留水中的大分子蛋白质、悬浮物。
S30，纳滤处理
将超滤装置的产水泵送至纳滤装置过滤去除水中的小分子蛋白质和水中的低聚糖；纳滤装置的纳滤膜优选为食品和乳制品加工领域专用纳滤膜元件。
S40，反渗透处理
将纳滤装置的产水泵送至反渗透装置去除水中小分子有机物及水中盐离子，通过反渗透产水箱收集反渗透装置制备的高品质产水，反渗透装置的反渗透膜可选用BW30-4040高脱盐反渗透膜，膜材料优选为聚酰胺复合材料。
蛋白乳清废水经预处理+超滤处理后，能有效去除水中的大分子蛋白质，经纳滤处理后，能有效去除水中小分子蛋白及低聚糖，反渗透装置产水进一步去除水中小分子有机物及水中盐离子，制备获取高品质产水，满足农田灌溉水质标准要求，以及回用于豌豆蛋白制备工艺；优选反渗透装置、超滤装置和纳滤装置均设置浓水回流，并且三者均与浓水箱连通，以便于回收利用超滤浓水、纳滤浓水和反渗透浓水，进行二次发酵制备肥料回用。
在本实施例中，优选的，调节池内设置搅拌器，保证加入的碱液与混合水样充分混合，使得pH的调节更加准确。
絮凝沉淀反应池包括快速反应区、慢速反应区和沉淀区，快速反应区和慢速反应区均设置有搅拌器，快速反应区连通有加药装置，加药装置内装填有絮凝剂，优选絮凝剂为市场常见SCTS型絮凝剂，对人体及环境无害。
在本实施例中，优选的，超滤装置采用错流过滤方式，超滤装置的周期运行时间30-60min，超滤装置运行一个周期后进行反洗，超滤装置运行2-3天进行一次药洗，超滤装置的药洗方式采用增强通量维持的清洗方式，优选清洗药剂选用氢氧化钠和盐酸/柠檬酸，优选超滤装置反洗过程包括气洗、气水洗及水洗。
在本实施例中，优选的，纳滤装置采用错流运行方式，反渗透装置采用错流运行方式。
在本实施例中，优选的，处理工艺还包括纳滤保安过滤器和反渗透保安过滤器，纳滤保安过滤器设置于超滤装置和纳滤装置之间，反渗透保安过滤器设置于纳滤装置和反渗透装置之间，通过设置纳滤保安过滤器和反渗透保安过滤器能够初步进行初步过滤，截留来水中可能存在的悬浮物及其它颗粒、有机物、细菌胶体等，保护纳滤装置和反渗透装置膜元件不受损坏。
在本实施例中，优选的，处理工艺还包括超滤进水箱、超滤产水箱和纳滤产水箱，超滤进水箱和袋式过滤器、沉淀池以及絮凝沉淀反应池连通，超滤产水箱的出口和纳滤保安过滤器连通，超滤产水箱的进口和超滤装置连通，超滤产水箱作为纳滤装置的进水箱使用，纳滤产水箱的进口和纳滤装置连通，纳滤产水箱的出口和反渗透保安过滤器连通，纳滤产水箱作为反渗透装置进水箱使用，超滤进水箱能够为超滤装置提供充足且稳定的供水，超滤产水箱能够为纳滤装置提供充足且稳定的供水，纳滤产水箱能够为反渗透装置提供充足且稳定的供水，通过设置超滤进水箱、超滤产水箱和纳滤产水箱使得整个工艺流程能够持续稳定的供水，确保整个工艺流程的工作效率，保证整个系统连续稳定运行。
在本实施例中，优选的，步骤S10中，蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水的水量混合比例为5：2：2，调节池调节完成后的pH为6。
在本实施例中，优选的，步骤S10中，絮凝沉淀反应池的沉淀时间为30-60min，絮凝沉淀反应池的产水浊度为20-30NTU，泡豆废水静置的沉淀时间为1.5-2.0h。
在本实施例中，优选的，步骤S20中，超滤装置的产水浊度<0.5NTU，超滤装置采用错流运行方式，超滤装置的通量为20-40LMH。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，包括：
S10，预处理阶段
将泡豆废水置入沉淀池内静置沉淀，并将蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水按照预设比例混合后泵送至调节池，加入碱液调节pH，调节完成后将调节池产水泵送至絮凝沉淀反应池，投加絮凝剂之后静置沉淀；
S20，超滤处理
将沉淀池内静置后的上清液以及絮凝沉淀反应池静置后的产水混合后泵送至袋式过滤器进行初步过滤，袋式过滤器产水进入超滤装置进行二次过滤截留大分子蛋白质和悬浮物；
S30，纳滤处理
将超滤装置的产水泵送至纳滤装置过滤去除水中的小分子蛋白质和水中的低聚糖；
S40，反渗透处理
将纳滤装置的产水泵送至反渗透装置去除水中小分子有机物及水中盐离子，通过反渗透产水箱收集反渗透装置制备的高品质产水。
2.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，所述调节池内设置搅拌器，所述絮凝沉淀反应池包括快速反应区、慢速反应区和沉淀区，所述快速反应区和所述慢速反应区均设置有搅拌器，所述快速反应区连通有加药装置，所述加药装置内装填有絮凝剂。
3.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，所述超滤装置的周期运行时间30-60min，所述超滤装置运行一个周期后进行反洗，所述超滤装置运行2-3天进行一次药洗，所述超滤装置的药洗方式为增强通量维持清洗方式。
4.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，所述纳滤装置采用错流运行方式，所述反渗透装置采用错流运行方式。
5.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，还包括纳滤保安过滤器和反渗透保安过滤器，所述纳滤保安过滤器设置于所述超滤装置和所述纳滤装置之间，所述反渗透保安过滤器设置于所述纳滤装置和所述反渗透装置之间。
6.根据权利要求5所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，还包括超滤进水箱、超滤产水箱和纳滤产水箱，所述超滤进水箱和所述袋式过滤器、所述沉淀池以及絮凝沉淀反应池连通，所述超滤产水箱的进口和所述超滤装置连通，所述超滤产水箱的出口和所述纳滤保安过滤器连通，所述纳滤产水箱的进口和所述纳滤装置连通，所述纳滤产水箱的出口和反渗透保安过滤器连通。
7.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，步骤S10中，所述蛋白乳清废水、淀粉废水及纤维废水的水量混合比例为5：2：2，所述调节池调节完成后的pH为6。
8.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，步骤S10中，所述絮凝沉淀反应池的沉淀时间为30-60min，所述絮凝沉淀反应池的产水浊度为20-30NTU，泡豆废水静置的沉淀时间为1.5-2.0h。
9.根据权利要求1所述的一种适用于豌豆蛋白乳清废水资源化处理工艺，其特征在于，步骤S20中，所述超滤装置的产水浊度<0.5NTU，所述超滤装置采用错流运行方式，所述超滤装置的通量为20-40LMH。
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