一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法与流程

本发明属于糖类脱盐技术领域，涉及一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法。

背景技术：

随着淀粉糖工业的快速发展，淀粉糖企业的规模和产能不断扩大，已经成为农业产业化和粮食深加工的重要途径之一。目前，淀粉糖脱盐工艺均是采用传统的阴-阳多级离子交换方法，经离子交换树脂去除盐分制得精制淀粉糖浆。传统淀粉糖脱盐工艺不仅需要消耗大量的酸、碱和水，同时产生大量高浓度有机废水，不利于淀粉糖行业的清洁生产。相比该传统淀粉糖离子交换脱盐工艺，采用电渗析脱盐可以避免消耗大量酸碱用于树脂再生，因此可大幅度减小废水排放量。

利用电渗析法脱除糖液中的盐分是一种新的脱盐工艺方法，已有一些研究报道。cn202803120u公开了一种用于糖浆脱盐的电渗析装置系统，所述装置系统包括前处理装置系统、电渗析装置系统和清洗装置系统，用于糖浆料液的脱盐精制。cn102492782a公开了一种采用电渗析脱除糖浆盐分和生产葡萄糖浆的方法，其特点是将待脱盐糖浆按比例分成两部分，分别进入电渗析装置的离子交换膜的两侧，在电场作用下一侧糖浆中的离子转移到另一侧，该侧得到脱盐糖浆，但并未对另一侧的盐浓缩糖浆进行处理，造成糖分的极大损失。cn105771663a公开了一种用于淀粉糖水解液脱盐的电渗析装置及方法，其特点是通过向淡室中填充离子交换剂来强化离子迁移和提高脱盐效率。

然而，目前关于淀粉水解液电渗析脱盐的研究报道，大多只关注电渗析技术用于淀粉水解液脱盐的效果，对其实际应用的可行性仍需要进一步研究。由于淀粉水解液中无机离子、有机酸等荷电组分在电渗析脱盐过程中逐渐迁移到浓水，导致淀粉水解液电渗析脱盐浓水的含盐量逐渐升高，当浓水中离子浓度较高时会出现离子反向迁移而导致电渗析脱盐效率降低；另外，由于少量水溶性蛋白、淀粉糖等也可以渗透到浓水中，造成浓水在循环脱盐过程中微生物菌体生长繁殖而造成电膜系统发生微生物污染，而浓水若直接排放会带来电膜浓水浓缩倍数低和废水排放量大的问题。cn204162556u公开了一种膜法脱盐浓水零排放装置，主要包括ro膜脱盐装置，待处理盐水经ro膜脱盐装置处理后，分别进入产水管和浓水管，浓水管经中间水箱与蒸发罐连接，但该装置只能够解决废水的高盐度的问题，对于同时含有有机物的废水并不适用。

综上所述，目前急需开发一种淀粉水解液脱盐过程中产生的浓水的处理方法，以降低浓水中无机盐及有机物的含量，便于循环利用，以减小微生物污染，提高电膜脱盐的效率。

技术实现要素：

针对现有技术中淀粉水解液电膜脱盐浓水中无机盐浓度高，造成脱盐效率下降的问题，本发明提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法将淀粉水解液脱盐浓水反渗透处理，脱除其中的无机盐以及有机物等，以有效解决脱盐效率低、微生物污染的问题，促进电膜脱盐技术的工程化应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉水解液脱盐后产生的浓水进行精密过滤；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透淡水返回作为脱盐过程的循环浓水。

本发明中，针对淀粉水解液电膜脱盐产生的浓水，采用精密过滤-反渗透的组合工艺进行处理，以去除电膜脱盐浓水中大量的无机盐以及少量有机酸、淀粉糖、水溶性蛋白和微生物菌体等，处理后得到的反渗透淡水再返回电膜脱盐单元，循环用于在电膜脱盐过程中从淀粉水解液中回收无机盐和有机酸等组分，不会造成浓水中无机盐含量过高而出现离子反向迁移的问题，因微生物滋生而造成的微生物污染严重的问题也会极大改善。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述淀粉水解液脱盐后产生的浓水的温度为15～40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或40℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；ph值为3.0～5.0，例如3.0、3.5、4.0、4.5或5.0等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述淀粉水解液脱盐后产生的浓水中包括的可溶性无机盐主要有so4^2-、cl^-、na⁺、k⁺、ca²⁺和mg²⁺等，无机盐含量为500～10000mg/l，例如500mg/l、1000mg/l、2000mg/l、3000mg/l、4000mg/l、5000mg/l、6000mg/l、8000mg/l或10000mg/l等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述淀粉水解液脱盐后产生的浓水中还含有淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体，其中，淀粉糖的含量为0.01～1wt％，例如0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％或1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述精密过滤在精密过滤器内进行。

本发明中，所述精密过滤器采用食品级不锈钢制备，主要功能部件为滤芯。

优选地，所述精密过滤器的滤芯孔径尺寸为1～10μm，例如1μm、3μm、5μm、6μm、8μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反渗透处理在高压反渗透单元进行。

优选地，所述高压反渗透单元包括高压反渗透膜组件、进水泵和高压泵。

优选地，所述高压反渗透膜组件中反渗透膜包括醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜或芳香族聚酰胺膜中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：醋酸纤维素膜和芳香族聚酰肼膜的组合，芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的组合，醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的组合等。

优选地，所述高压反渗透膜组件中反渗透膜的孔径为0.5～10nm，例如0.5nm、1nm、2nm、3nm、5nm、6nm、8nm或10nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5～5nm。

本发明中，所述反渗透处理需要在高压条件下进行，通常可选择0.5～8mpa，其工作压力根据反渗透单元进水的含盐量和浓水浓缩倍数进行合理调节，以去除大部分可溶性无机盐及淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体等杂质。

本发明中，所用反渗透处理可使电膜脱盐浓水大部分实现循环利用，大幅度降低高盐浓水的排放量。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反渗透处理的工作压力为0.5～8mpa，例如0.5mpa、1mpa、2mpa、4mpa、6mpa或8mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述反渗透单元定期清洗。

优选地，所述反渗透单元的清洗周期为8～72h，例如8h、16h、24h、32h、40h、48h、56h、64h或72h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述反渗透单元每次清洗的时间为2～8h，例如2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述清洗的方式为酸洗和/或碱洗。

优选地，所述酸洗和/或碱洗后，再进行水洗。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反渗透处理至少进行一级，例如一级、二级、三级或四级等，优选为二级或三级，具体级数的选择与淀粉水解液脱盐浓水的浓度以及反渗透处理的压力等因素有关。

优选地，步骤(2)所述反渗透处理的脱盐率不小于97％，例如97％、97.5％、98％、98.5％或99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述反渗透淡水的回收率达70％以上，例如70％、75％、78％、80％、82％、85％、88％或90％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，通过反渗透处理的脱盐过程，反渗透淡水循环使用时，盐浓度较低，可抑制用作电膜浓水时离子的反向扩散，从而提高淀粉水解液电膜系统的脱盐效率。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

优选地，所述反渗透浓水的量不大于精密过滤后的出水量的30％，例如30％、25％、20％、15％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉水解液脱盐后产生的浓水在精密过滤器内进行精密过滤，所述精密过滤器的滤芯孔径尺寸为1～10μm；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水进行至少一级反渗透处理，所述反渗透处理所用反渗透膜的孔径为0.5～10nm，所述反渗透处理的工作压力为0.5～8mpa，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透淡水返回作为脱盐过程的循环浓水，所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明通过将淀粉水解液脱盐浓水采用精密过滤-反渗透的组合工艺进行处理，可有效脱除其中的无机盐以及有机物等，脱盐率可以达到97％以上，得到的反渗透淡水可以循环使用，减少废水排放量；

(2)本发明所述方法中反渗透处理操作简便，可以有效解决电膜脱盐过程中的膜污染及微生物污染的问题，延长电膜脱盐单元的膜清洗周期。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的淀粉水解液脱盐浓水处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉水解液脱盐后产生的浓水进行精密过滤；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透淡水返回作为脱盐过程的循环浓水。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)淀粉水解液经多级电膜脱盐后产生的浓水温度为25℃，ph值为4.0，无机盐含量为5000mg/l，还含有少量淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体，将所述浓水在精密过滤器内进行精密过滤，精密过滤器的滤芯孔径尺寸为5μm；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水在反渗透单元内进行二级反渗透处理，所用反渗透膜为芳香族聚酰胺膜，反渗透膜的孔径为0.5nm，反渗透处理的压力为5mpa，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透单元定期清洗，清洗周期为40h；

(3)将步骤(2)得到的反渗透淡水返回电膜脱盐单元的浓水槽循环使用，所述反渗透淡水的电导率控制在500μs/cm以下，所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

本实施例中，步骤(2)中反渗透处理后，淀粉水解液脱盐浓水的脱盐率达到98％，反渗透淡水占反渗透单元进水量的80％，而反渗透浓水则占比20％。

实施例2：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)淀粉水解液经多级电膜脱盐后产生的浓水温度为15℃，ph值为5.0，无机盐含量为500mg/l，还含有少量淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体，将所述浓水在精密过滤器内进行精密过滤，精密过滤器的滤芯孔径尺寸为1μm；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水在反渗透单元内进行一级反渗透处理，所用反渗透膜为醋酸纤维素膜，反渗透膜的孔径为5nm，反渗透处理的压力为1mpa，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透单元定期清洗，清洗周期为72h；

(3)将步骤(2)得到的反渗透淡水返回电膜脱盐单元的浓水槽循环使用，所述反渗透淡水的电导率控制在500μs/cm以下，所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

本实施例中，步骤(2)中反渗透处理后，淀粉水解液脱盐浓水的脱盐率达到99％，反渗透淡水占反渗透单元进水量的70％，而反渗透浓水则占比30％。

实施例3：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)淀粉水解液经多级电膜脱盐后产生的浓水温度为40℃，ph值为3.0，无机盐含量为10000mg/l，还含有少量淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体，将所述浓水在精密过滤器内进行精密过滤，精密过滤器的滤芯孔径尺寸为10μm；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水在反渗透单元内进行三级反渗透处理，所用反渗透膜为芳香族聚酰肼膜，反渗透膜的孔径为3nm，反渗透处理的压力为8mpa，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透单元定期清洗，清洗周期为8h；

(3)将步骤(2)得到的反渗透淡水返回电膜脱盐单元的浓水槽循环使用，所述反渗透淡水的电导率控制在500μs/cm以下，所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

本实施例中，步骤(2)中反渗透处理后，淀粉水解液脱盐浓水的脱盐率达到97％，反渗透淡水占反渗透单元进水量的85％，而反渗透浓水则占比15％。

实施例4：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)淀粉水解液经多级电膜脱盐后产生的浓水温度为30℃，ph值为3.5，无机盐含量为3000mg/l，还含有少量淀粉糖、水溶性蛋白、有机酸、色素、酶和微生物菌体，将所述浓水在精密过滤器内进行精密过滤，精密过滤器的滤芯孔径尺寸为7μm；

(2)将步骤(1)精密过滤后的出水在反渗透单元内进行二级反渗透处理，所用反渗透膜为芳香族聚酰胺-芳香族聚酰肼复合膜，反渗透膜的孔径为10nm，反渗透处理的压力为3mpa，得到反渗透淡水和反渗透浓水，所述反渗透单元定期清洗，清洗周期为24h；

(3)将步骤(2)得到的反渗透淡水返回电膜脱盐单元的浓水槽循环使用，所述反渗透淡水的电导率控制在500μs/cm以下，所述反渗透浓水排出后进行集中处理。

本实施例中，步骤(2)中反渗透处理后，淀粉水解液脱盐浓水的脱盐率达到97.5％，反渗透淡水占反渗透单元进水量的78％，而反渗透浓水则占比22％。

实施例5：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(2)中反渗透处理的压力为0.4mpa。

本实施例中，由于反渗透处理的压力偏低，即反渗透的驱动力较小，脱盐率为98％左右，但所得反渗透淡水的量较少(<60％)，反渗透浓水的量增多(>40％)，需要处理的废水量增加。

实施例6：

本实施例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(2)中反渗透处理的压力为9mpa。

本实施例中，由于反渗透处理的压力偏高，即反渗透的驱动力较大，脱盐率为93％左右，虽然淡水回收率增加，但操作成本增加。

对比例1：

本对比例提供了一种淀粉水解液脱盐浓水的处理方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(2)中精密过滤后的出水进行超滤处理。

本对比例中，超滤处理仅能去除浓水中的大分子有机物、色素、微生物菌体等，不能去除可溶性无机盐，随着超滤淡水的循环，盐浓度不断增加，当电导率接近5000μs/cm时，造成浓水中离子向淀粉水解液中扩散，造成脱盐效率降低；同时，由于超滤处理对可溶性有机物也无法去除，仍会造成电膜脱盐过程中的膜污染及微生物污染的问题。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过对淀粉水解液脱盐浓水进行精密过滤-反渗透的组合工艺处理，可以有效去除电膜脱盐浓水中大量的无机盐以及少量有机酸、淀粉糖、水溶性蛋白和微生物菌体等，反渗透处理的脱盐率可以达到97％以上，反渗透淡水循环使用时，抑制电膜浓水中离子的反向扩散，从而提高淀粉水解液电膜系统的脱盐效率；同时，反渗透处理可以有效解决电膜脱盐过程中的膜污染及微生物污染的问题，延长电膜脱盐单元的膜清洗周期。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。