食品工業(yè)廢水的膜法處理與回用技術(shù)

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1、食品工業(yè)廢水的膜法處理與回用技術(shù)。蔡邦肖(浙江工商大學(xué)食品、生物與環(huán)境工程學(xué)院，膜科學(xué)與工程研究所，浙江省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州，310035)摘要食品工業(yè)中產(chǎn)生的廢水量大，水質(zhì)惡劣，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。味精和酒精生產(chǎn)中的廢水以及大豆、谷物、果蔬、肉類、牛乳和飲料加工中的廢水，是食品工業(yè)廢水的主要來(lái)源。文中在對(duì)大量文獻(xiàn)資料的調(diào)研以及總結(jié)膜技術(shù)處理廢水工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了用微孔過(guò)濾(MF)、超濾(uF)、納濾(NF)、反滲透(R0)、電滲析(ED)、滲透汽化(PV)、膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)處理食品工業(yè)廢水的現(xiàn)狀，概要分析了膜技術(shù)處理與回用食品工業(yè)廢水的工藝

2、參數(shù)、工程運(yùn)行及其產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞食品工業(yè)，廢水，膜技術(shù)，處理，回用我國(guó)特別是在中小城鎮(zhèn)中分布著大量的食品加工企業(yè)，這些企業(yè)的現(xiàn)代化程度和生產(chǎn)規(guī)模日益提高，但是產(chǎn)生的廢水水質(zhì)惡劣，廢水量不斷增加，對(duì)環(huán)境危害十分嚴(yán)重。食品工業(yè)包括飲料工業(yè)是耗水大戶，這些耗用的水僅少部分用于食品生產(chǎn)本身，大部分是用于食品生產(chǎn)過(guò)程洗滌和清潔的，因此完全可以將這些廢水加以回收利用。基本上以糧食為主要原料的發(fā)酵工業(yè)所產(chǎn)生的污染物主要是由于糧食未被充分利用造成的，因此，排入水環(huán)境的污染物絕大部分是具有回收價(jià)值的產(chǎn)品和副產(chǎn)品。早在1990年代，食品工業(yè)中就開(kāi)始大規(guī)模地采用膜技術(shù)處

3、理廢水uJ。用膜技術(shù)分離發(fā)酵液中菌體、濃縮產(chǎn)品、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、改革生產(chǎn)工藝、提高工藝用水的回用率，具有十分廣闊的前景心J。在積累了有關(guān)膜技術(shù)處理廢水工程經(jīng)驗(yàn)以及研究了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，本文針對(duì)產(chǎn)生廢水量大、污染嚴(yán)重的食品工業(yè)中的酒精和味精生產(chǎn)廢水、大豆、谷物、果蔬、肉類、牛乳和飲料加工廢水，以開(kāi)發(fā)應(yīng)用的實(shí)例為重點(diǎn)，討論微孔過(guò)濾(MF)、超濾(uF)、納濾(NF)、反滲透(Ro)、電滲析(ED)、滲透汽化(PV)、膜生物反應(yīng)器(MBR)以及組合不同膜法的集成工藝∞J處理與回用食品工業(yè)廢水的現(xiàn)狀，以期推進(jìn)食品工業(yè)廢水處理與回用的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境狀況的明顯改善。l酒精廢水

4、以糧食、果蔬及其廢棄物為原料進(jìn)行發(fā)酵，是酒第一作者：碩士，教授。*浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)重大項(xiàng)目(編號(hào)：zC0204)收稿日期：200508292005VoI．31No．10(Total214)精生產(chǎn)的主要工藝。采用連續(xù)發(fā)酵一Pv膜分離的組合工藝，進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn)HJ，大大減少了酒精廢水產(chǎn)生的量。1988年法國(guó)Betheniville的甜菜糖廠運(yùn)用了一套可連續(xù)生產(chǎn)4種純度乙醇，使用膜面積達(dá)2400m2，日處理乙醇水溶液為150000L的PV裝置【5J。該甜菜糖廠通過(guò)蒸餾一Pv與脫硫相結(jié)合的集成工藝處理后，乙醇的純度和濃度以及排放的廢水水質(zhì)是常規(guī)工藝所無(wú)可比擬的，生產(chǎn)

5、效益和環(huán)境效益都十分顯著。1．1處理酵母廢水(1)uF膜法。首先用離心法去除廢水中90％的懸浮物，再用卷式uF膜組件，在一定壓力和流速下，色度去除率可>97％，濃縮達(dá)10倍，膜壽命預(yù)計(jì)為5年。采用8英寸卷式UF膜，總膜面積1176m2，在上述操作條件下，處理廢水量為200m3／d，與蒸發(fā)法相比，每噸廢水的處理費(fèi)用節(jié)約了15．6％∞J。去除酒精廠酵母分離產(chǎn)生的廢水，即對(duì)酒精廢液一離心分離一濾渣一干燥一酵母飼料生產(chǎn)過(guò)程中離心分離出來(lái)的濾液，用熱交換器降溫至65℃(適合UF膜的運(yùn)行溫度)，經(jīng)過(guò)濾器預(yù)處理后，將清液泵人UF膜裝置處理。uF膜法回收50％蛋白質(zhì)，其投資費(fèi)用為蒸

6、發(fā)系統(tǒng)的25％，運(yùn)行費(fèi)用僅為蒸發(fā)濃縮法的20％。(2)uF州F組合膜法。采用卷式uF組件以及復(fù)合膜卷式NF組件，以循環(huán)濃縮方式，處理以蔗糖廢糖蜜為原料、生產(chǎn)酒精酵母的酵母生產(chǎn)廢水LJ7

7、。工程運(yùn)行結(jié)果表明，uF對(duì)殘?zhí)呛桶薄⒌姆蛛x率一般在15％～35％。由于殘?zhí)呛桶钡墙湍赴l(fā)酵過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)成分，因此uF透過(guò)液可被重新回用于發(fā)酵工序。NF膜對(duì)廢水的CoD去除率>90％，并接近或達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。采用天然的、正電荷的殼聚糖絮凝劑對(duì)酵母生產(chǎn)廢水有較好的預(yù)處理效果，脫色率>60％，CoD去除率約20％。1．2釀酒廢水甘蔗糖廠的副產(chǎn)品——糖蜜生產(chǎn)酒精的企業(yè)排放的廢水中由焦糖色

8、素產(chǎn)生的COD、BoD及色度是生物法難以去除的。用MBR與NF膜集成工藝處理糖蜜制酒精廠排放廢水，出水的COD、色度都達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水回收率>80％舊J。表1列出了采用復(fù)合的中空纖維大孔(MF／UF)膜裝置(最大膜面積為由55支元件組裝成的385m2)處理釀酒工業(yè)廢水的效果。該復(fù)合膜表面涂覆了具有強(qiáng)親水性和強(qiáng)抗蛋白質(zhì)粘附性能的PVA，因此該復(fù)合膜對(duì)于富含蛋白質(zhì)的食品工業(yè)廢水有很好的去除效果。經(jīng)該大孔復(fù)合膜處理后，廢水中的BoD、ss的含量都遠(yuǎn)低于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。表1PvA／Ps復(fù)合中空纖維膜處理食品工業(yè)廢水結(jié)果2味精廢水味精生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水中殘留等電點(diǎn)