一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法

摘要

本发明涉及一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法，其步骤包括：a.酪蛋白磷酸肽生产中废水蛋白质沉淀；b.废水超滤膜过滤；c.活性炭吸附和离子交换树脂层析；d.b步骤的截留水进入步骤a再进行循环处理。本发明以酪蛋白磷酸肽过程生产中的废水为原料，采用充气凝集、离心沉淀、膜过滤、活性炭吸附和离子交换树脂层析联用工艺，将工业有机废水作为资源加以综合利用，循环利用水资源，充分回收生产废水中的蛋白质，实现资源优势向经济效益优势的转化。本发明工艺易控制、稳定，操作过程简便，水处理效果好、效率高，设备投资和运行费用低。本发明环保节能，附加经济效益良好，其水处理技术在乳制品、干酪素及其深加工产品中的废水处理上具有良好的应用前景。

权利要求

1.一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法，其步骤分为：a.酪蛋白磷酸肽生产中废水蛋白质沉淀

将酪蛋白磷酸肽生产中的废水加到加盖的不锈钢容器中，常温下以1.5L/min通气量通入压缩空气30min，然后静置30min，让蛋白质凝胶充分凝集沉淀，将沉淀的蛋白质经

5000rmp离心过滤，回收的沉淀蛋白经65℃，120mmHg真空干燥回收蛋白；

b.废水超滤膜过滤

回收蛋白质后的废水经卷式膜超滤过滤，膜截流分子量上限≤1000，初始压力12Bar，终止压力20Bar，循环流量150～200ml/min，平均循环时间1.5～2h，水初始温度15℃，循环终止温度30℃；超滤完成后透过水体积≥4250ml；

c.活性炭吸附和离子交换树脂层析

将b步骤处理后的透过水4250ml水在2-5Bar加压下依次通过活性炭吸附柱、阳离子柱和阴离子柱层析处理，出水流速为1000ml/h，最终得到的处理水≥4000ml；

d、b步骤的截留水进入步骤a再进行循环处理。

说明书

一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及食品生产中的废水处理及循环利用工艺。

背景技术

[0002] 目前全球60％以上的陆地淡水不足，40多个国家缺水，1/3的人口得不到安全供水，我国水资源更显匮乏，人均水资源的占有量仅为世界人均占有量的1/4，特别是北方地区缺水更加严重(周彤，污水回用是解决城市缺水的有效途径[J]给水排水，2001，27(1)：1-6)。

[0003] 工业和生活废水处理回用能够在很大程度上能缓解我国水资源匮乏的状态，减少污水对环境的影响。根据我国《城市污水处理及污染防治技术政策》，2010年全国城镇的污水平均处理率不低于50％，市一级城市的污水处理率不低于60％，重点城市的污水处理率不低于70％。因此工业废水处理和循环利用是我国治理水资源的一个重要组成(石连东等，水处理自动控制系统的应用现状及发展前景，[J]中国给水排水，vol.26，No.22，2010，105-109)。

[0004] 合作市位于甘肃省西南部，是甘肃省甘南藏族自治州首府，市区黄河水系，洮河、大夏河和格河等诸多黄河干流流经本市。其中格河是大夏河的一条支流，为季节性河流，全长27公里，流经合作市区4.2公里。根据甘南环境监测站的监测数据表明，近几年，格河水体污染严重，大量的生活污水和乳制品生产企业未经处理或未达标排放工业污水流入河中，水质逐年下降，其主要污染物为生化需氧量，氨氮等。为此合作市政府加大了环境质量综合整治力度，加强污染源监测、环境监察和应急能力建设。2009年甘肃省“甘肃黄河干流水污染治理项目”获中央财政支持，其中的“甘南州合作市污水处理及再生利用项目”开工建设将有效提高合作市污水收集处理率，进而促进黄河干流主要污染物减排工作。

[0005] 膜分离技术，特别是超滤技术可对中水和废水进行深度处理，有效去除水中的细菌和大肠杆菌，清除SS，降低BOD、COD和氮磷等污染物以及水中的溶解油，从而得到性能较好的杂用水水质(陈超等，Al2O3-聚砜复合超滤膜用于中水处理的研究，[J]天津大学学报第39卷第2期，220-222)。活性炭是水处理吸附法中广泛应用的吸附剂之一，在生活饮用水的深度处理和工业污水回收利用项目中，使用活性炭吸附可简单、有效、经济地去除水中的重金属离子、有机和无机污染物，降低原水中的COD及异味等。活性炭在废水处理方面应用的主要优点是出水水质稳定，与其他方法配合使用可获得质量很高的出水水质。甚至达到饮用水标准。(沈渊玮等，活性炭在水处理中的应用，[J]工业水处理，VOl.27 No.4，2007，13-16)。离子交换树脂已广泛应用于各种水处理包括反应堆水处理、放射性液体废弃物处理等领域(王广珠等，水处理用粉末离子交换树脂质量指标探讨，[J]热力发电，Vol.39，No.4，2010，23-26)。

[0006] 酪蛋白磷酸肽生产属于乳品深加工产业，其生产废水中主要含有脂肪、蛋白质、碳水化合物等营养物质及部分无机盐。目前国内乳品生产废水处理方法主要采用普通浅层沉淀法、活性污泥法、生物滤池法、生物接触氧化法、化学凝聚沉淀法和厌氧—好氧发酵法等(张胜等，乳品生产废水处理，[J]工业用水与废水，Vol.38，No.2，2007，51-54)。

[0007] 甘南州科瑞乳品开发有限公司主要以“曲拉”为原料生产食用干酪素、酪朊酸钠和酪蛋白磷酸肽等系列产品，全年耗水量10万吨。生产废水有机质浓度相对较高，含有蛋白质等有机物0.2％～0.5％，属高浓度有机废水，平均污染指标为SS：620mg/L，BOD5：1500mg/L，COD：4000mg/L，pH4.0-5.0。目前生产废水采用普通浅层沉淀工艺不能有效回收蛋白，废水无法循环利用。

[0008] 本方法以节能减排和环境保护为目的，采用高效率、短流程、自动化的处理工艺除去酪蛋白磷酸肽生产中的废水蛋白质、脂肪、碳水化合物及其他无机物，使处理后的水质达到洁净水质程度，回收水可循环用于干酪素系列产品生产。本方法可提高乳制品加工业中的废水处理技术水平，促进干酪素产业化发展及相关产业资源循环利用，在乳制品和干酪素生产企业具有很好的推广前景。

发明内容

[0009] “曲拉”是藏区牧民将牛奶自然发酵后，经加热沉淀出蛋白质，然后自然干燥后制成牦牛粗奶酪，俗称“曲拉”。其主要成分为蛋白质，它是藏区游牧民的重要食物来源。

[0010] 本发明的目的在于提供一种乳制品深加工生产中废水的循环利用方法。本方法采用充气凝集、离心沉淀、膜过滤、活性炭吸附和离子交换树脂层析联用工艺处理以“曲拉”为原料生产酪蛋白磷酸肽过程中产生的废水，并将工业有机废水作为资源加以综合利用，循环利用水资源，充分回收生产废水中的蛋白质，实现资源优势向经济效益优势的转化。

[0011] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

[0012] 1、一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法，其步骤分为：

[0013] a.酪蛋白磷酸肽生产中废水蛋白质沉淀

[0014] 将酪蛋白磷酸肽生产中的废水加到加盖的不锈钢容器中，常温下以1.5L/min通气量通入压缩空气30min，然后静置30min，让蛋白质凝胶充分凝集沉淀，将沉淀的蛋白质经5000rmp离心过滤，回收的沉淀蛋白经65℃，120mmHg真空干燥回收蛋白；

[0015] b.废水超滤膜过滤

[0016] 回收蛋白质后的废水经卷式膜超滤过滤，膜截流分子量上限≤1000，初始压力12Bar，终止压力20Bar，循环流量150～200ml/min，平均循环时间1.5～2h，水初始温度
15℃，循环终止温度30℃；超滤完成后透过水体积≥4250ml；

[0017] c.活性炭吸附和离子交换树脂层析

[0018] 将b步骤处理后的透过水4250ml水在2-5Bar加压下依次通过活性炭吸附柱、阳离子和阴离子柱层析处理，出水流速为1000ml/h，最终得到的处理水≥4000ml；

[0019] e、b步骤的截留水进入步骤a再进行循环处理。

[0020] 本发明的优点和产生的有益效果是：

[0021] 1、与现有技术比较，本发明能使乳品生产中的污水、中水处理更加完善、工艺过程易控制、稳定、操作简便、处理效率高，且更加环保节能。

[0022] 2、产品应用范围广。本发明的水处理技术适用于各种规模的乳制品、干酪素及其深加工产品企业的中水和废水处理。

[0023] 3、本发明采用了分离-沉淀-吸附-层析一体化技术，设备投资和运行费用较低。所采用的膜材料为聚偏氟乙烯膜，抗污染、耐氧化、易清洗、使用寿命长；活性炭吸附力强，可再生循环使用十多次；732强酸型阳离子树脂和101弱酸性阴离子树脂交换容量高，可有效去除水中的各种阴阳离子，树脂交换饱和后使用酸碱处理能再生利用；本工艺设计结构紧凑、设备占地小、自动化控制程度高，能减少人员和减轻劳动强度。

[0024] 4、产生的附加经济效益良好。本发明可回收酪蛋白磷酸肽生产废水中80％蛋白质，蛋白质含量达35％以上，可作为生产饲料蛋白原料；生产废水循环利用率达60％以上，节约了水资源，减轻了企业污水处理压力。

附图说明

[0025] 图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明再作进一步的说明：

[0027] 实施例1：

[0028] 一种酪蛋白磷酸肽生产中废水的循环利用方法，其步骤分为：

[0029] a.酪蛋白磷酸肽生产中废水蛋白质沉淀

[0030] 酪蛋白磷酸肽生产中废水的比重1.010kg/L，固形物含量1.156％(w/w)，pH4.0-5.0。将5000ml废水加到10000ml加盖的不锈钢容器中，常温下以1.5L/min通气量通入压缩空气30min，然后静置30min，让蛋白质凝胶充分凝集沉淀，将沉淀的蛋白质经5000rmp离心过滤，回收的沉淀蛋白经65℃，120mmHg真空干燥得到回收蛋白2.8g。

[0031] b.废水超滤膜过滤

[0032] 再将回收蛋白质后pH为4.45，比重1.034kg/L，体积4825ml的废水，经卷式膜超滤(SPPM-18S-1小试卷式膜设备，三达膜科技厦门有限公司)过滤，膜截流分子量上限≤1000(膜编号E2012C-28D)，初始压力10～12Bar，终止压力20～22Bar，循环流量150～200ml/min，平均循环时间1.5～3h，水初始温度15℃，循环终止温度30℃；超滤完成后透过水体积≥4250ml，截留水体积≤600ml。

[0033] c.层析柱的填装

[0034] 将已活化的颗粒活性炭(40-60目，承德冀北燕山活性炭有限公司)15g加入无离子水100ml水中，搅拌下缓缓装入1.5cm×20cm(直径×高)层析柱中。称取处理后的732聚苯乙烯阳离子树脂(天津市百世化工有限公司)28g加入无离子水50ml，搅拌下缓缓装入1.5cm×30cm(直径×高)层析柱中。处理后的101号聚乙烯阴离子树脂(天津市百世化工有限公司)25g加入无离子水50ml，搅拌下缓缓装入1.5cm×30cm(直径×高)层析柱中。

[0035] d.活性炭吸附和离子交换树脂层析

[0036] 将b步骤处理后的透过水4250ml水在2-5Bar加压下依次通过活性炭吸附柱、阳离子和阴离子柱层析处理，出水流速为1000ml/h，最终得到的处理水≥4000ml。

[0037] e、b步骤的截留水体积≤600ml，比重为1.19kg/L，主要含大分子有机物，经积累后可再次进入步骤a循环处理。

[0038] 酪蛋白磷酸肽生产中废水经超滤膜过滤和层析处理后，水质检测符合中华人民共和国国家标准GB5749-2006“生活饮用水卫生标准”中的小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值，可以循环用于生产。