申请日2007.12.03
公开(公告)日2008.06.11
IPC分类号C07K1/34; C07H1/06; C07H3/04
摘要
本发明公开了一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其包括有如下步骤：(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液;(2)滤出液经低压泵进入超滤系统回收乳制品废水中的蛋白质，得超滤透过液;(3)超滤透过液经高压泵进入纳滤系统以回收其中的乳糖，通过纳滤系统所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。优点在于：本发明提供了一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的技术，同时实现了乳制品废水的再生。本发明工艺稳定，操作方便，不受气温和工厂停产的影响，运行成本低，非常易于工业化应用。采用本发明技术，乳制品废水中98%以上的蛋白质和100%的乳糖被回收，而且可再生乳制品废水。
权利要求书
1.一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，其特征在于， 其包括有如下步骤：
(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液 一即脱除悬浮物的乳制品废水;
(2)所述滤出液经低压泵进入超滤系统回收乳制品废水中的蛋 白质，得超滤透过液;
(3)经超滤回收蛋白质后的所述超滤透过液经高压泵进入纳滤 系统以回收其中的乳糖，通过所述纳滤系统的纳滤膜，所得的纳滤透 过液达到再生水水质标准。
2.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，步骤(1)中微滤器内压力0.2～0.5MPa，温度 10～45℃，pH值2～11。
3.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，步骤(1)中所用微滤器的微滤膜材料为聚偏氟 乙烯、聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。
4.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，所述步骤(2)超滤系统内压力0.3～0.8MPa， 温度10～45℃，pH值2～11。
5.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，所用超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺、聚乙 烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
6.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，纳滤系统内压力0.6～1.8MPa，温度10～45℃， pH值2～11。
7.根据权利要求1所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，所用纳滤膜的材料为芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺 化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中空纤维式。
8.根据权利要求3所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方 法，其特征在于，所述微滤膜的孔径采用100nm、200nm或800nm。
9.根据权利要求5所述的从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法，其特征在于，所用超滤膜的截留分子量范围在5000～20000。
说明书
一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，尤其 涉及采用超滤和纳滤技术实现从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的 方法。
背景技术：
乳制品工业是我国一个年轻的工业，起源于50年代初，虽然基 础薄弱，起点较低，但是发展迅速，尤其是改革开放以来，我国乳业 开始进入前所未有的辉煌时代，涌现出一批有较强实力的奶业集团， 如上海光明、内蒙古伊利、北京三元、河北三鹿、内蒙古蒙牛、黑龙 江完达山一批龙头企业，步入发展的快车道，取得了令人瞩目的成绩。 虽然我国的乳制品消费增幅迅速，但目前我国的人均消费只相当于世 界人均消费量的37%，也就是说，我国的乳制品消费水平还很低，乳 制品生产和消费存在很大的发展空间。但是随之也给环境保护带来了 压力，因为在乳制品生产加工过程中会产生大量废水，例如一个日产 5～10t规模的乳制品厂，每天将排放近6.9t左右的高浓度有机废水， 这些废水中含有大量的蛋白质、乳糖等营养物质，BOD和COD均较高。
目前对乳制品废水的处理通常采用生化方法，以降低废水中的COD 和BOD值，此法考虑的仅仅是将废水处理后达标排放，但是乳制品废 水中大量的蛋白质、乳糖等营养物质被白白的浪费。这样不仅耗费了 大量的处理费用，而废水也得不到回收利用，且浪费了其中的有用资 源。如果能将其回收，不但可以实现资源的有效利用，而且减轻了乳 制品废水排放所造成的环境污染。
另外内蒙古自治区是中国的“乳都”，“伊利”和“蒙牛”两大龙 头企业，还有众多中小型乳制品企业。目前，这些企业排放的污水大 都采用生化方法处理，使废水中的营养物质得不到有效的利用，而且 浪费了大量的水资源。许多私营、个体企业由于生产规模小，受市场 的影响较大，因而目前技术比较成熟的生物接触氧化等生化处理技术 无法有效运行。而且，这些生物处理技术占地面积较大，对于土地比 较紧缺的企业无法有效运行。再者，内蒙古地区水资源短缺，如果能 将处理后的乳制品废水进行回用，就可节约大量原水。因此本发明利 用超滤、纳滤膜法回收乳制品废水中的蛋白质和乳糖，同时再生乳制 品废水，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容：
针对上述问题，本发明提供一种适合大、中、小乳品企业回收乳 制品废水中蛋白质和乳糖，同时再生乳制品废水的一种方法。本技术 以膜分离技术为核心，可实现蛋白质和乳糖的回收，在回收蛋白质和 乳糖的同时，实现了乳制品废水的再生。
这项技术不但解决了乳品行业的污染问题，保护了环境，同时回 收了乳制品废水中的营养物质，也为在乳品行业推广清洁生产提供了 理论和技术支持。
本发明的目的由如下技术方案实施：
一种从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括如下步骤：
(1)乳制品废水首先经微滤器去除废水中的悬浮物，得滤出液 -即脱除悬浮物的乳制品废水;微滤器内压力0.2～0.5MPa，温度 10～45℃，pH值2～11。微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯、聚四氟 乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。
(2)滤出液-即脱除悬浮物的乳制品废水经低压泵进入超滤系 统回收乳制品废水中的蛋白质，得超滤透过液。超滤系统内压力0.3～ 0.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。超滤系统的超滤膜的材料为 芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中 空纤维式。
(3)经超滤回收蛋白质后的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统 以回收其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。纳滤系 统内压力0.6～1.8MPa，温度10～45℃，pH值2～11。纳滤膜材料为 芳香聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，结构形式为卷式或中 空纤维式。
在上述步骤(1)中，微滤器的作用是去除乳制品废水中的悬浮 物，以保护随后的超滤系统;微滤膜的孔径采用100nm、200nm或 800nm。
步骤(2)的主要目的是回收乳制品废水中的蛋白质，并为随后 的纳滤提供优质的进料。所用超滤膜的截留分子量范围在5000～ 20000，对乳制品废水中蛋白质的回收率>98%。
步骤(3)的作用是回收乳制品废水中的乳糖，并再生乳制品废 水。所用纳滤膜对乳糖的回收率为100%。再生水的COD<10mg/L，浊 度、色度和SS均检测不到，达到了再生水的水质指标。
本发明的优点在于：本发明提供了一种从乳制品废水中回收蛋白 质和乳糖的技术，同时实现了乳制品废水的再生。本发明工艺稳定， 操作方便，不受气温和工厂停产的影响，运行成本低，非常易于工业 化应用。采用本发明技术，乳制品废水中98%以上的蛋白质和100% 的乳糖被回收，而且可再生乳制品废水。
实施方式：
实施例1：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如 下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于 堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯，也 可以是聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。微滤器内压 为0.3MPa，温度为25℃，pH值7，滤出液的SS为0，达到超滤膜进 水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤系统，其 中超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，超滤膜材 料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中 空纤维式。超滤系统内压为0.6MPa，温度为25℃，pH值7。超滤膜 对蛋白质的截留率为98.5%。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统，以回收 其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。其中纳滤系统 的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳滤膜材料也可以为 聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。 纳滤系统内压为1.2MPa，温度为25℃，pH值7，纳滤膜对乳糖的截 留率为100%，纳滤透过液的COD为10mg/L，浊度、色度和SS均检测 不到。
实施例2：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如 下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于 堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为聚偏氟乙烯，也 可以是聚四氟乙烯、碳微孔管和陶瓷膜微孔管中的一种。微滤器内压 为0.2MPa，温度为10℃，pH值8，滤出液的SS为0，达到超滤膜进 水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤系统，其 中超滤系统的超滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，超滤膜材 料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中 空纤维式。超滤系统内压为0.3MPa，温度为10℃，pH值8。超滤膜 对蛋白质的截留率为99%。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤系统，以回收 其中的乳糖，所得的纳滤透过液达到再生水水质标准。其中纳滤系统 的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳滤膜材料也可以为 聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可以为中空纤维式。 纳滤系统内压为1.2MPa，温度为25℃，pH值5，纳滤膜对乳糖的截 留率为100%，纳滤透过液的COD为5mg/L，浊度、色度和SS均检测 不到。
实施例3：从乳制品废水中回收蛋白质和乳糖的方法，包括有如 下步骤：
(1)乳制品废水经低压泵进入微滤器除去废水中颗粒较大、易于 堵塞或损坏超滤膜的悬浮物，微滤器的微滤膜材料为陶瓷膜微孔管， 也可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和碳微孔管中的一种。微滤器内压 为0.04MPa，温度为35℃，pH值10，滤出液的SS为0，达到超滤膜 进水标准。
(2)步骤(1)得到的滤出液经低压泵加压后进入超滤膜系统， 其中超滤处理系统的超滤膜材料为磺化聚醚砜，结构形式为中空纤维 式，超滤膜材料也可以为聚乙烯醇、芳香聚酰胺中的一种，其结构形 式也可以为卷式。超滤系统内压为0.4MPa，温度为35℃，pH值10， 超滤膜对蛋白质的截留率为99.5%。
(3)步骤(2)中的超滤透过液经高压泵进入纳滤膜处理系统， 其中纳滤处理系统的纳滤膜材料为芳香聚酰胺，结构形式为卷式，纳 滤膜材料也可以为聚乙烯醇、磺化聚醚砜中的一种，其结构形式也可 以为中空纤维式。纳滤系统内压为1.6MPa，温度为25℃，pH值10， 纳滤膜对乳糖的截留率为100%，纳滤透过液的COD为3mg/L，浊度、 色度和SS均检测不到。
