申请日2016.08.29
公开(公告)日2017.03.29
IPC分类号C02F9/14; C02F103/32; C02F1/00; C02F1/44; C02F1/28
摘要
本实用新型提供一种大蒜加工废水资源化处理系统，包括：废水沉淀池，用于贮存大蒜制品的生产过程中产生的废水;预过滤系统，用于对来自废水沉淀池的大蒜加工废水进行预过滤处理;过滤系统，用于对来自预过滤系统的透过液进行深过滤处理;特种树脂吸附系统，用于对来自过滤系统的透过液进行大蒜素的高选择性吸附;反渗透系统，用于对来自特种树脂吸附系统的出水进行反渗透处理;以及生化系统，用于对来自反渗透系统的浓缩液进行生化处理。本实用新型所提供的大蒜加工废水资源化处理系统将膜技术和特种树脂吸附技术应用于大蒜生产废水资源化处理，从而真正实现了工业化生产所要求的低成本和高稳定性，同时也提高了产品质量并降低了生产成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述大蒜加工废水资源化处理系统用于对大蒜制品的生产过程中产生的废水进行资源化处理，所述大蒜加工废水资源化处理系统包括：
- 废水沉淀池，所述废水沉淀池用于贮存大蒜制品的生产过程中产生的废水;
- 预过滤系统，所述预过滤系统用于对来自废水沉淀池的大蒜加工废水进行预过滤处理;
- 过滤系统，所述过滤系统用于对来自预过滤系统的透过液进行深过滤处理;
- 特种树脂吸附系统，所述特种树脂吸附系统用于对来自过滤系统的透过液进行大蒜素的高选择性吸附;
- 反渗透系统，所述反渗透系统用于对来自特种树脂吸附系统的出水进行反渗透处理;以及
- 生化系统，所述生化系统用于对来自反渗透系统的浓缩液进行生化处理。
2.根据权利要求1中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述预过滤系统包括：自清洗过滤器和陶瓷膜过滤器，所述自清洗过滤器用于对来自废水沉淀池的大蒜加工废水进行粗过滤且透过液满足陶瓷膜过滤器的进水水质要求，所述陶瓷膜过滤器用于对来自自清洗过滤器的透过液进行膜过滤且透过液满足过滤系统的进水水质要求。
3.根据权利要求2中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述自清洗过滤器和陶瓷膜过滤器中产生的浓缩液输送至废水沉淀池。
4.根据权利要求2中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述自清洗过滤器的过滤孔径为50~70 μm。
5.根据权利要求2中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述陶瓷膜过滤器的过滤孔径为30~50 nm。
6.根据权利要求1中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述过滤系统包括：所述过滤系统包括：超滤系统和纳滤系统，所述超滤系统用于对来自预过滤系统的透过液进行超滤处理，所述纳滤系统用于来自超滤系统的透过液进行纳滤处理。
7.根据权利要求6中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述超滤系统的超滤膜的截留分子量为80000~100000 Da。
8.根据权利要求6中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述纳滤系统的纳滤膜的截留分子量为150~200 Da。
9.根据权利要求1中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述特种树脂吸附系统中树脂为大蒜素分子印迹树脂。
10.根据权利要求1中所述的大蒜加工废水资源化处理系统，其特征在于，所述反渗透系统的透过液输送至大蒜制品生产工段。
说明书
一种大蒜加工废水资源化处理系统
技术领域
本实用新型属于大蒜食品加工领域，尤其是涉及一种大蒜加工废水资源化处理系统。
背景技术
大蒜又名胡蒜、独蒜、葫、独头蒜，为百合科葱属植物蒜的鳞茎。大蒜是人类口常生活中不可缺少的调料，在烹调鱼、肉、禽类和蔬菜时有去腥增味的作用，特别是在凉拌菜中，既可增味，又可杀菌。习惯上，人们平时所说的“大蒜”，是指蒜头而言的。大蒜分为紫皮蒜与白皮蒜两种，紫皮蒜的蒜瓣少而大，辛辣味浓，产量高，多分布在华北、西北等地，耐寒力弱，多在春季播种，成熟期晚;白皮蒜有大瓣和小瓣两种，辛辣味较淡，比紫皮蒜耐寒，多秋季播种，成熟期略早。我国的大蒜产量很高，常年的种植面积为20.0~26.7万公顷，产量为400万吨，居世界首位，约占世界总产量的1/4。大蒜以直接生食为最多，营养价值最高，生理功效明显。但是，大蒜在60~80 d的休眠期结束后，当自然环境适宜时，会迅速抽芽而消耗所贮存的营养物质，品质会急剧恶化而不能食用。因此，可将大蒜加工成各种产品。这方面可开发的产品很多，如脱水蒜片、蒜粒、蒜粉，基本上全部出口到世界各地;进一步加工成系列产品，如保健食品、化妆品、饲料添加剂等可达几十种产品。大蒜这一被世界许多国家视为珍品的物产，在我国却一直未能被真正形成产业开发。大蒜营养成分十分丰富，每100 g新鲜大蒜含水分70 g、蛋白质4.4 g、脂肪0.2 g、碳水化合物23 g、粗纤维0.7 g、灰分1.3 g、钙5mg、磷44 mg、铁0.4 mg、硫胺素0.24 mg、核黄素0.03 mg、尼克酸0.9 mg、抗坏血酸3 mg。大蒜中含有17种氨基酸，其中8种为人体必需。此外，大蒜还含有大蒜素以及微量元素硒、锌、锗等，特别是具有显著生理活性的锗和硒含量极为丰富。
大蒜以其丰富的营养成分、优良的保健作用、显著的疗效、低廉的价格、丰富的自然资源、巨大的市场需求，引起了人们的广泛关注。我国是大蒜主要生产国之一，资源很丰富，大蒜产品主要出口东盟、日本、韩国、美国、俄罗斯和非洲、拉美等国家，主要用于医药、食品等行业，近年来国际市场大蒜需求量不断增加，出口市场日趋多元化，主要的问题如下：大蒜加工工艺滞后，科技含量低;出口大蒜仍停留在腌制、切片、烘干等简单加工上，附加值低，后续新产品开发乏力。国内企业大蒜切片生产工艺主要为：大蒜经切片后浸泡、清洗和离心过程中产生了大蒜切片废水，其废水中COD浓度较高，且含有的大蒜素具有抑菌杀菌的作用，使得该废水成为高浓度难处理废水。国内外对大蒜切片废水的研究较少，无有效成熟的工艺处理此种废水，大多企业稀释后直接外排入周围水体，对水环境影响较大。
近年来膜技术在工业生产的各个领域正逐渐得到推广应用，膜分离技术是利用具有一定选择透过特性的过滤介质进行物质的分级、分离、浓缩、纯化等。20世纪60年代以后，各种膜分离技术迅速发展，在各种分离技术占据越来越重要的地位。膜在分离过程中具有如下功能：物质的识别与透过;界面;反应场。物质的识别与透过是使混合物中各组分之间实现分离的内在因素;作为界面，膜将透过液和保留液分为互不混合的两相;作为反应场膜表面及孔内表面含有与特定溶质具有相互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度。膜分离过程具有常温下进行、无相变化、能耗低、设备简单、操作控制方便等特点，已应用于化工、医药、轻工、食品、纺织、电子、冶金等领域。根据截留组分的不同，可以将膜过程分为微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、透析(Dialysis，DS)、电渗析(Electrodialysis，ED)和渗透气化(Pervaporation，PV)等。
陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经1600℃高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料。它是由孔隙率30%~50%、孔径50nm~15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。它的结构通常为“三明治”式：支撑层(又称载体层)、过渡层(又称中间层)、膜层(又称功能分离层)。其中支撑层的孔径一般为1~20μm，孔隙率为30%~65%，其作用是增加膜的机械强度;中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20~60μm，孔隙率为30%~40%;膜层具有分离功能，孔径从0.8 nm~1μm不等，厚度约为3~10μm，孔隙率为40%~55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。陶瓷膜根据孔径可分为微滤(孔径大于50nm)、超滤(孔径2~50 nm)、纳滤(孔径小于2 nm)等种类。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与膜面垂直方向(径向)向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。
超滤膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000-300000 Da，故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。纳滤膜的截留特性是以对MgSO4等标准溶液的截留率来表征，相应截留分子量范围在150-1000 Da，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，使脱盐与浓缩的同时进行。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种大蒜加工废水资源化处理系统。
为此，本实用新型提供如下解决方案：
一种大蒜加工废水资源化处理系统，所述大蒜加工废水资源化处理系统用于对大蒜制品的生产过程中产生的废水进行资源化处理，所述大蒜加工废水资源化处理系统包括：
- 废水沉淀池，所述废水沉淀池用于贮存大蒜制品的生产过程中产生的废水;
- 预过滤系统，所述预过滤系统用于对来自废水沉淀池的大蒜加工废水进行预过滤处理;
- 过滤系统，所述过滤系统用于对来自预过滤系统的透过液进行深过滤处理;
- 特种树脂吸附系统，所述特种树脂吸附系统用于对来自过滤系统的透过液进行大蒜素的高选择性吸附;
- 反渗透系统，所述反渗透系统用于对来自特种树脂吸附系统的出水进行反渗透处理;以及
- 生化系统，所述生化系统用于对来自反渗透系统的浓缩液进行生化处理。
优选地，废水沉淀池底部沉淀物经干燥后送至锅炉房进行焚烧处理。
优选地，所述预过滤系统包括：自清洗过滤器和陶瓷膜过滤器，所述自清洗过滤器用于对来自废水沉淀池的大蒜加工废水进行粗过滤且透过液满足陶瓷膜过滤器的进水水质要求，所述陶瓷膜过滤器用于对来自自清洗过滤器的透过液进行膜过滤且透过液满足过滤系统的进水水质要求。废水沉淀池上清液通过水泵输送至自清洗过滤器进行粗过滤以使得进入膜系统之前无机械杂质，减少膜系统的污染和损坏，延长膜的使用寿命。
优选地，所述自清洗过滤器和陶瓷膜过滤器中产生的浓缩液输送至废水沉淀池。
优选地，所述自清洗过滤器的过滤孔径为50~70 μm。
优选地，所述陶瓷膜过滤器的过滤孔径为30~50 nm。
优选地，所述陶瓷膜过滤器的膜面流速为3~4 m/s。
优选地，所述陶瓷膜过滤器的膜通量为340~400 LMH。
优选地，所述过滤系统包括：所述过滤系统包括：超滤系统和纳滤系统，所述超滤系统用于对来自预过滤系统的透过液进行超滤处理，所述纳滤系统用于来自超滤系统的透过液进行纳滤处理。超滤系统和纳滤系统的浓缩液的主要成分为大蒜多糖，可进行精制处理生产大蒜多糖。
优选地，所述超滤系统的超滤膜的截留分子量为80000~100000 Da。
优选地，所述超滤系统的膜通量为35~40 LMH。
优选地，所述纳滤系统的纳滤膜的截留分子量为150~200 Da。
优选地，所述纳滤系统的膜通量为16~18 LMH。
优选地，所述特种树脂吸附系统中树脂为大蒜素分子印迹树脂。
优选地，所述反渗透系统的透过液输送至大蒜制品生产工段。
本实用新型所提供的大蒜加工废水资源化处理系统具有如下优点：
(1)通过自清洗过滤器对废水进行粗过滤，可以免除刚性杂质对后端膜处理系统的机械损伤;
(2)通过陶瓷膜过滤器对废水进行澄清过滤，占地面积减少，过滤工序的收率提高;
(3)通过将自清洗过滤器和陶瓷膜过滤器的浓缩液输送至废水沉淀池使得废水沉淀池中的悬浮物质浓度提高，从而使得废水沉淀池中的沉淀效果显著;
(4)通过超滤系统和纳滤系统对大蒜多糖进行浓缩，使得透过液中有机物含量减少，粘度降低，也回收了废水中的大蒜多糖，提取了废水中的有用物质;
(5)通过特种树脂吸附系统实现了大蒜素的高选择性吸附，既回收了重要资源，又提高了废水的可生化性，为后续生化处理提供处理条件;
(6)特种树脂吸附系统的出水通过反渗透系统进行浓缩减量化处理实现了中水回用，节省了生产用水量，又缩小了生化系统规模，节省了建造和运行成本。
(7)膜技术和特种树脂吸附技术应用于大蒜生产废水资源化处理真正实现了工业化生产所要求的低成本和高稳定性，同时也提高了产品质量并降低了生产成本。
