申请日2011.04.02
公开(公告)日2011.10.26
IPC分类号C02F9/10; C07H13/08; C02F103/32; C02F1/44; C02F1/04; C07H1/06
摘要
本发明公开了一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其步骤包括：前处理和微滤、纳滤、蒸发结晶、单宁提取。与现有技术中的废水处理技术相比，本发明的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法具有的优点主要包括：是一种集成纳滤分离、蒸发结晶与单宁提取的工艺技术，尤其是通过纳滤分离脱除漂洗废水中的单宁进而可回用盐水与单宁的乙醇溶解提取相结合，不仅大大减少了生产过程的水耗、盐耗和COD污染负荷，在整个废水纳滤膜净化回用的工艺操作过程中，废水的回用率超过70%，单宁提取过程中，氯化钠总回收率超过75%，单宁的提取率超过70%;更为重要的是回收了难以处理的单宁类并生产出高附加值单宁产品，提高了生产的经济效益和社会效益。
权利要求书
1.一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节废水的pH值4.0~7.0，过滤去除废水中的不溶性固体杂质，得滤液;用微滤膜装置分离滤液得透过液I和截留液I;其中，微滤膜装置的液体操作静压差为0.01~0.15Mpa;
(2)用纳滤膜对透过液I进行分离，得透过液II和截留液II;其中，纳滤膜材质选取醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇材质，分子截留大小为200~1000Dalton;液体操作静压差控制在0.65~0.85MPa;纳滤操作的浓缩比为6~8:1;纳滤进水的水质要求：pH4.0~7.0，色度≤300，CODCr≤20000mg/L，悬浮物≤5.5%，氯化物含量≤30000mg/L，单宁含量≤3000mg/L;纳滤透过液的水质指标：pH4.50~7.00，色度≤2，CODCr≤2200mg/L，悬浮物≤4.0%，氯化物含量25000~30000mg/L，单宁含量≤300mg/L;
(3)混合截留液I和II，对其进行常规减压蒸发和盐结晶，分别得到冷凝水、氯化钠晶体和母液;母液转入干燥装置进一步蒸发干燥得到固体混合物;
(4)按固液比1：8~10加入无水乙醇充分溶解步骤(3)的固体混合物，过滤，得固体氯化钠和乙醇液;减压蒸馏乙醇液回收乙醇，得釜底液，蒸发干燥釜底液，得到固体单宁产品。
2.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(1)中，采用NaOH或30%的盐酸来调节废水的pH值。
3.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的微滤膜装置为卷式或管式微滤膜装置。
4.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述微滤膜装置的膜材质采用陶瓷、无机膜或有机膜。
5.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(2)中，透过液II回用于漂洗、微滤和纳滤膜组件的反冲洗。
6.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述固体混合物的水分≤5%。
7.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(3)中，采用双效或三效高浓度盐水蒸发结晶装置进行常规减压蒸发和盐结晶。
8.根据权利要求1所述的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于：步骤(3)中，冷凝水被回用于漂洗、微滤膜或纳滤膜反冲洗。
说明书
一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜分离回用的方法
技术领域
本发明涉及废水回收利用技术，具体涉及一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜分离回用的方法。
背景技术
橄榄、话梅和杨梅等果实中富含碳水化合物、蛋白质、维生素或钙、磷、铁等多种营养成分，是一种优良的食品生产原料。在我国部分地区形成了一条种植、加工和销售的产业链，对于当地的国土绿化、地区特色经济发展和构建新型高效农业都具有重要的意义。
以橄榄果实为例，除鲜食外还被加工成各种腌制或浸泡的橄榄果产品，其加工的主要工艺流程为：选料→前处理→腌制→漂洗→锤裂→煮制→浸渍→再煮制→再浸渍→晒制→果糖衣→晒干→包装→成品。
在上述的工艺流程中，腌制和漂洗的主要目的去除橄榄果中苦涩和酸性的化合物，改善和提高产品的口感和品质。新鲜橄榄、话梅或杨梅果肉中单宁酚类的总含量可达到1.5~5.0%，在腌制和漂洗过程中大量的单宁酚类也随之溶出进而产生富含单宁酚类有机质的高盐废水。此类废水对于生产过程会造成诸多危害，主要集中在两个方面：一是废水中富含单宁酚类有机质可以与生产设备、管道和阀门等含有的铁离子发生络合反应，生成暗红色难以降解的络合铁，导致水质在色度和生物降解性上显著恶化;二是单宁酚类能够与废水生物处理系统中的活性微生物的功能蛋白、酶蛋白和生物膜等产生不可逆作用致使这些活性蛋白失活，再加上废水中的高盐浓度对微生物类，特别是厌氧微生物的强烈抑制作用，最终导致此类废水难以直接进入生物水处理系统，环境污染的风险高、处理成本和压力大，成为本产业领域的一大棘手的难题。
由于此类废水水质的特殊性，含单宁类食品加工废水的净化方法报道较少。主要为混凝法和吸附法，如：CN101723501A采用投加钙离子和混凝剂处理含有植物多酚单宁酸水体，CN101607190采用有机改性凹凸棒土吸附剂分离水体中的单宁酚与黄酮类。上述方法都是将单宁类从水体中分离，需要消耗大量的混凝剂和吸附剂，却难以回收和利用单宁酚类，也不能消除此类废水中的盐类物质。同时，由于此类废水的体量大和水质特性，若采用单纯的蒸发结晶和反渗透分离净化，不仅固定资产的投资庞大，而且操作运行成本昂贵，目前无法投入生产。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜分离回用的方法，以实现快速、高效提取和回收上述特殊食品加工过程中的单宁等多酚类成分，有效提高橄榄资源的利用率和产品附加值，同时为推动橄榄资源的深度开发和综合利用提供一条有效的途径。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其步骤包括：前处理和微滤、纳滤、蒸发结晶、单宁提取。具体步骤为：一种富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节废水的pH值4.0~7.0，过滤去除废水中的不溶性固体杂质，得滤液;用微滤膜装置分离滤液得透过液I和截留液I;其中，微滤膜装置的液体操作静压差为0.01~0.15Mpa;
(2)用纳滤膜对透过液I进行分离，得透过液II和截留液II;其中，纳滤膜材质选取醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇材质，分子截留大小为200~1000Dalton;液体操作静压差控制在0.65~0.85MPa;纳滤操作的浓缩比为6~8:1;纳滤进水的水质要求：pH4.0~7.0，色度≤300，CODCr≤20000mg/L，悬浮物≤5.5%，氯化物含量≤30000mg/L，单宁含量≤3000mg/L;纳滤透过液的水质指标：pH4.50~7.00，色度≤2，CODCr≤2200mg/L，悬浮物≤4.0%，氯化物含量25000~30000mg/L，单宁含量≤300mg/L;
(3)混合截留液I和II，对其进行常规减压蒸发和盐结晶，分别得到冷凝水、氯化钠晶体和母液;母液转入干燥装置进一步蒸发干燥得到固体混合物;
(4)按固液比1：8~10加入无水乙醇充分溶解步骤(3)的固体混合物，过滤，得固体氯化钠和乙醇液;减压蒸馏乙醇液回收乙醇，得釜底液，蒸发干燥釜底液，得到固体单宁产品。
本发明针对富含单宁和氯化钠的食品加工废水的组成和生物学特点，基于纳滤膜选择性截留单宁类和透过氯化钠、乙醇选择性溶解单宁和排斥氯化钠的技术原理，创造了纳滤分离、蒸发结晶、单宁提取的集成技术工艺，成功提取和回收特殊食品加工过程中的单宁等多酚类成分，不仅大大提高了橄榄资源的利用率和产品附加值，同时对于橄榄资源的深度开发和综合利用具有重要的推动作用。
有益效果：与现有技术中的废水处理技术相比，本发明的富含单宁和氯化钠的食品加工废水纳滤膜净化回用的方法具有的优点主要包括：是一种集成纳滤分离、蒸发结晶与单宁提取的工艺技术，尤其是通过纳滤分离脱除漂洗废水中的单宁进而可回用盐水与单宁的乙醇溶解提取相结合，不仅大大减少了生产过程的水耗、盐耗和COD污染负荷，在整个废水纳滤膜净化回用的工艺操作过程中，废水的回用率超过70%，单宁提取过程中，氯化钠总回收率超过75%，单宁的提取率超过70%;更为重要的是回收了难以处理的单宁类并生产出高附加值单宁产品，提高了生产的经济效益和社会效益。