糖蜜酒精废液处理膜组合工艺的选择
2007-12-18 21:53:26   来源：本站原创   评论：0 点击：

摘　要: 研究了不同截流分子量的膜组合用于处理糖蜜酒精废液，测定了通量、脱色率、COD的去除率。结果表明，糖蜜酒精废液经截流分子量为100000Da、10000Da、2500Da的超滤膜组合处理，效果较佳。其膜渗透通量大，稳定时间长，清洗容易，通量恢复率高。脱色率达92.97%，COD的去除率为65.72%。

关键词: 超滤;膜组合;糖蜜酒精废液;脱色率;COD

中图分类号:X797

(1.College of Light Industry and Food Engineering, Guangxi University, Nanning,Gugangxi,530004 China;2. Guilin Research Institute of Geology for Mineral Resources, Guilin ,Gugangxi,541004 China)

 

Abstract: The treatment of molasses alcohol slop by different multi-stage ultrafiltration membranes combined processes was studied while detecting parameters of permeate flux, decoloring degree, efficiency of removal COD. The result shows that combined process with membranes of the molecule weight cut-off 100,000Da /10,000Da /2500Da is the most effective. The process has some advantage such as big permeate flux, long steady time, decoloring degree of 92.97%, removal efficiency of 65.72% for COD and high recovery efficiency of water flux, etc.

Keywords: Ultrafiltration，Membrane combined process， Molasses alcohol slop， Decoloring degree，COD

 

　　糖蜜酒精废液是高浓度、高色值的有机废水^[1]。目前国内外已采用或尝试过多种处理方法措施，如：蒸发浓缩、厌氧和好氧发酵、生产饲料或复混肥、农用灌溉和生产沼气、制造混凝土减水剂、金属阻蚀剂和铸件成型剂等。但这些处理措施普遍存在处理效果不理想或普及面窄等问题。多级氧化塘占地面积大、有臭气，生物处理法产气不稳定；采用生化法，废液仍难以达标排放；浓缩法能耗大、成本高，浓缩后生产复合肥饲料的成本过高；浓缩后堆肥或生产复合肥，则生产占地大，季节性强，较难推广应用；浓缩焚烧法是目前企业常用的处理手段之一，但其处理费用高，企业也难以接受。糖蜜酒精废液的干固形物中70%为有机质，其中含有糖分、蛋白质、氨基酸、维生素等；30%为灰分，含有氮、磷、钾、钙、镁、硫等元素，这些都是动植物营养素，是宝贵的资源 ^[2.3.4.5]。因此，从资源再利用的方向考虑，探索新的废液处理方法和技术是十分必要的。

膜分离作为高效的分离技术，其分离效率高，操作简便，在环保行业已有不少应用成功的例子。作者根据资源回收的思路，选用膜分离糖蜜酒精废液，以便分级回收其中有用物质。选用不同截流分子量的膜进行组合，寻求合适的组合工艺处理糖蜜酒精废液，得到膜处理糖蜜酒精废液的有关数据，可为糖蜜酒精废液回收利用提供理论和实验依据。

 

2.1 试验设备、仪器

　　采用卷式超滤膜设备。由机体、膜组件、进液管路、出液管路、及压力表等组成。超滤膜的材质为聚醚砜和聚砜。截留分子量为100000Da、10000Da、5000Da、2500Da（在试验中依次用膜1、膜2、膜3、膜4指代）。

721分光光度计、微波消解仪

2.2 处理流程

　　料液循环方式：采用全回流的操作方式。因糖蜜酒精废液的粘度较高，含有蛋白质等物质，处理时，会产生一定的泡沫，可加消泡剂进行消泡处理。

料液预处理：原废液经自然沉降，上轻液经0.5μｍ的微滤膜处理。

2.3 主要试剂和原料

　　重铬酸钾、硫酸、硫酸银、硫酸汞等均为分析纯。

糖蜜酒精废液由广西某糖厂提供，预处理后废液的COD为1465567mg/L。

2.4 膜的组合方式

　组合方式有组合1：膜1---膜2---膜4；组合2：膜2---膜4；组合3：膜1---膜2---膜3---膜4。

2.5 分析项目

2.5.1 COD的测定

COD的测定采用重铬酸钾法^[6]。根据下式计算COD去除率：

COD去除率%=(COD_处理前－COD_处理后)/COD_处理前×100

2.5.2 OD值的测定

　　将膜透过液稀释20倍，在波长610nm条件下测定吸光度值^[7]。根据吸光度值计算脱色率：

脱色率%=(原液吸光度－脱色液吸光度)/原液吸光度×100

 

　　取预处理过的糖蜜酒精废液注入料液桶。根据2.4的膜组合方式进行进处理。在处理过程中，测定瞬间通量。对处理液、截流液、透过液分别取样，测定样品的COD、OD。将各种组合的废液膜处理通量对操作时间做图，如图1、图2、图3所示。

3.1 不同膜组合对通量的影响

在超滤过程中，由膜面特定的孔径大小确定了对溶质的选择透过性，大分子溶质受到膜的截流，并在表面聚集，形成膜表面到主体溶液之间的浓度梯度，称为浓差极化^[8]。此时，渗透通量迅速下降。随着超滤过程的进行，废液中的大分子物质在膜表面发生吸附，形成凝胶层。小分子物质则透过凝胶层和膜孔而与大分子物质分离。这时分离过程达到稳定状态，通量趋于稳定。

从图1、图3可见，膜1处理废液时初始通量大、稳定过程时间长，滤液显示其所受阻力较小。从图2可见，膜2处理废液时，通量明显比膜1处理时的通量小，且瞬间通量显著减低，这是废液中的污染物在处理中很快对该膜形成污染，使得堵塞膜孔，致使膜的处理能力下降。因此，可认为膜2不适合作为组合中的第一道膜，只适合作为第二道处理膜。从图3可见，在组合3中膜2较适合作为第二道处理膜。膜3和膜4的通量变化曲线相差不明显。这是因为膜2的截流分子量较大，透过液仍含有大分子物质，膜3处理时，易形成浓差极化，使其通量小。虽然膜3与膜4的截留分子量相差较小，但膜4的膜孔孔径小，废液含有的无机盐易形成膜孔污染，使膜4的通量小，所以膜3和膜4的通量相差不显著。因此，从通量来看，组合1优于其它组合。

3.2 膜组合1对废液组分的分离效果

　　按组合1的条件下得到的截流液和透过液，测定各级膜处理的脱色率和COD去除率，将结果列于表1中。最后一道膜的透过液呈淡黄色，A_610nm降低至0.04，透过液中仅含有小分子的糖类、色素胶体、无机盐、有机酸等，大分子的色素、蛋白质等胶体物质绝大部分已被截流。且COD去除效果显著，去除率为65.72%。

3.3 膜污染和膜的清洗

　　超滤膜处理糖蜜酒精废液时，大分子物质吸附在膜面形成污染，同时在压力作用下在膜孔内壁吸附形成搭桥式堵塞或发生延展而在膜孔道内堵塞，最终导致膜的通量显著下降。因此，必须采用碱液对污染膜面的大分子物质进行清洗。此外，废液中含有大量的无机盐，这些无机盐比酵母菌残骸、色素大分子、糖类等物质更先沉积在膜的表面，并随着超滤压力的作用下而进入到膜孔内，从而影响膜的通量。因此，必须要用强酸对其进行清洗。经反复试验，选择先用纯水清洗掉膜最外层疏松层，再用碱性清洗剂清洗膜面的大分子物质，最后用酸性清洗剂清洗膜面和膜孔中的无机盐的清洗步骤。

按此步骤进行组合1的清洗后，均可基本恢复通量。膜1、膜4的清洗效果如表2。可见膜1的碱液清洗相对于酸液清洗有较大的通量恢复率。主要由于膜1的膜孔比较大，无机盐对膜的污染影响较小。而膜4的酸液清洗效果要大于碱液。这是由于经过前两道膜的处理，大分子物质去除比较完全，且膜4的膜孔径小，此时主要是无机盐对膜孔的污染起主导作用。

 

膜序号	1	2	4	总计
COD去除率(%)	10.67	20.27	23.88	65.72
脱色率(%)	5.47	7.02	83.05	92.97

清洗类型	纯水	碱液	酸液	总计
膜1	46%	24%	10%	80%
膜4	47%	23%	25%	95%

4 结论

　　试验表明采用多级膜处理糖蜜酒精废液，为废液资源回收提供了一套可行的技术，膜组合1具有处理通量大，稳定操作时间长，能显著降低COD、色值，清洗容易，膜通量恢复率好的效果，其脱色率为92.97%，COD去除率为65.72%。

参考文献

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[2]江鸿,等.酒精糟废水的回收利用与净化研究[J].工业水处理.1998，18（3）：43-46.

[3]朱万平,等.酒精废水综合治理与资源利用[J].江苏环境科技，1999,（4）：35-37.

[4]阳小松,等.糖蜜酒精废水处理方案[J].广西蔗糖，2002,（1）：31—33.

[5]代庆仁,等.糖厂酒精废醪液治理研究[J].云南冶金，2002，31（2）：33-37.

[6]国家环保局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法.北京：中国环境科学出版社，1989：354-367.

[7] 中华人民共和国国家标准.食品添加剂焦糖色 GB8817－2001[S].北京：中国标准出版社，2001.

[8]华耀祖.超滤技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

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