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陶瓷膜在洗米废水回收中的应用

发布时间:2021-2-22 15:18:46  中国污水处理工程网

  大米制作米粉的过程中,通常需要用清水进行清洗,主要生产流程包括:原料→洗米→浸泡→粉碎→过滤→压滤→干燥→成品。洗米水的排放量很大,其重复利用一直都是大米加工领域关注的重点。洗米水中含有大量淀粉,若直接排放,会提高污水的COD、BOD和悬浮物(SS),造成对环境的污染,因此必须对洗米废水进行处理。膜分离技术具有操作过程简单、无相变、无二次污染、高效节能、占地小等优点,目前在工业中已得到广泛的应用,例如环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品、仿生等领域。本文采用无机陶瓷膜对洗米废水进行处理,回收洗米水中的淀粉,同时透过液可回收再用于洗米工段,实现水资源循环利用,变废为宝,从而减轻企业的负担,具有良好的经济效益和环境效益。

  1、试验部分

  1.1 原水水质

  试验废水来自洗米工段产生的废水,其主要水质指标如表1所示。其中废水中的COD主要来源于淀粉成分。

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  1.2 试验装置与试验方法

  采用的陶瓷膜以α-Al2O3/ZrO2为原材料烧制而成,膜元件参数:19通道,膜管外径30mm,通道直径4mm,膜元件长度1016mm,膜面积0.22m2,陶瓷膜孔径50nm。陶瓷膜过滤装置流程如图1所示。

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  试验废水经过沉降后去除泥沙等杂质,上清液倒入原水罐,经过循环泵加压提升至陶瓷膜组件进行错流过滤,透过液进入产水罐,浓缩液继续循环回流至原水罐,装置采用气顶液方式实现反冲洗,即正常过滤时,透过液先进入反冲罐,反洗时采用压缩空气通入反冲罐,实现膜表面污染物的快速反冲洗。

  陶瓷膜过滤装置运行参数设定为:跨膜压差0.10MPa,膜面流速2~3m/s,反冲洗时间为3s,排气时间为4s,反洗周期为15min,反冲压力为0.3MPa。

  2、结果与分析

  2.1 陶瓷膜运行通量变化情况

  取洗米废水上清液水样42.0kg,倒入陶瓷膜装置的原水罐,运行装置,考察陶瓷膜通量随浓缩倍数增加的变化情况,如图2所示。

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  试验过程中,浓缩液不断循环回流至原水箱,废水温度会逐渐升高,而温度上升会导致废水中淀粉形态等发生变化,影响回收价值,因此采取原水箱夹套冷却的方式控制废水温度,废水温度从30℃上升至36℃,变化相对较小。

  由图2可知,陶瓷膜的起始通量较高,约254L/m2.h。运行10min后,膜通量下降到180L/m2.h左右,主要是由于膜表面迅速形成浓差极化导致。在运行至80min后,原水箱的废水浓度越来越高,通过提升膜面流速,可以有效缓解浓差极化对膜通量的影响,该阶段平均膜通量约为150L/m2.h。试验结束后,收集原水箱的浓缩液称重为4.0kg,浓缩倍数为10倍以上,折算得废水回收率为90%以上。

  2.2 水质分析

  试验分别取废水原液、10倍浓缩液和透过液进行分析,水质情况如表2和图3所示。

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  由表2得知,陶瓷膜对洗米废水处理效果优良,透过液的浊度和SS得到明显去除,其去除率大于98%,可以直接回用于洗米工段,达到节水目的。陶瓷膜浓缩液含SS较高,主要成分为淀粉,该浓缩液可以用于制作饲料等副产品。

  3、总结

  采用陶瓷膜过滤洗米废水,运行膜通量高,在浓缩倍数高达10倍的情况下,膜通量基本稳定在150L/m2.h。浓差极化对膜通量影响较大,通过提升膜面流速可以有效缓解浓差极化对膜通量的影响。

  通过本方法,一方面可回收90%以上的废水循环利用,另一方面,浓缩液因富含大量淀粉,可制作饲料等副产品,具有良好的经济和环境双重效益。(来源:南京九思膜科技有限公司)

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