CN107235589A - 一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，属于植物蛋白生产及污水处理技术领域，针对生产过程中伴生的高浓度豆清废水，采用热泵式低压蒸馏技术，开发出实现豆清废水处理与物料资源全部回用的热泵式污水处理回用工艺与装置，其工艺流程是将豆清废水送入负压蒸馏装置的被加热侧，吸热蒸发后产生低压蒸汽送入MVR压缩机，被加压、升温后的蒸汽送入负压蒸馏装置的蒸汽侧进行放热冷凝，凝结水经后置处理模块后送回蛋白生产性萃取工艺段等循环利用；浓缩液送入成品模块制成液态成品或粉料并完成产品化。该发明实现了植物蛋白生产中的豆清废水的水资源与物料资源全面回收及资源化利用，为实现污水零排放奠定了技术及工艺基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，属于植物蛋白生产及污水处理技术领域。
背景技术
采用大豆蛋白分离技术的植物蛋白生产通常采用如下流程：萃取工艺：加水AA+料<1：9>——》分离——》加水BB<1：5>——》二萃、分离——》乳+豆清废水分离——》乳加酸进行酸沉——》分离成为凝乳+豆清废水——》凝乳加碱中和——》换热器加热杀菌（130～150℃）——》闪蒸、冷却（65～75℃）——》喷雾干燥——》蛋白粉出料。
其中，目前通常每条生产线的加水AA+B合计流量约为60～70t/h；水的出口为两次豆清废水+用于喷雾干燥的工艺料液。平均每天产生的豆清废水量约达1200～1500t/h，需排入污水处理池进行处理并排放；如处理不到位容易造成对地下土壤及周边空气环境等的污染。另一方面厂内萃取工艺、工艺冷却补水等的补水量每天达1500～2000t/d。
因此，从企业生产运行微观角度看，一方面通常污水处理过长较复杂、且处理费用较高、对周边环境易造成污染；另一方面却又不得不大量使用地下水等进行工艺补水；从宏观产业发展政策与资源环境角度看，该行业也一直被列入高耗水、高排污性行业，在节能环保政策压力日趋强化的形势下，在环保方面必将面临更为严峻地行业生存和发展困境。
发明内容
本发明的目的和任务是，针对植物蛋白生产过程中伴生的大量高浓度豆清废水，采用水蒸气直接压缩式热泵式低压蒸馏技术，开发出实现豆清废水处理与物料资源全部回用的热泵式污水处理回用装置，全部回收植物蛋白生产工艺中产生对豆清废水中的水与内含物料，并进行资源化利用，为植物蛋白生产实现污水零排放奠定技术及工艺基础。
本发明的具体描述是：一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，采用热泵式低压蒸馏技术处理植物蛋白生产过程中伴生的高浓度豆清废水，并将其中的水与物料资源全部回用，其特征在于，该工艺方法包括热泵式低压蒸馏与物料分离模块、凝结水后置处理回用模块和浓缩料液后置处理回收模块三部分及其之间连接的管路与管件组成，其中热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器1、MVR压缩机6及驱动装置7、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，其中豆清废水A经前置处理装置18后送入蒸发冷凝换热器1内的换热部件9内的被加热侧受热蒸发，蒸汽经上部出口送入MVR压缩机6进口，经压缩后送回蒸发冷凝换热器1内的换热部件9内的加热侧凝结放热，凝结水经凝水罐12后送入凝结水后置处理回用模块16，成为回用凝结水C送回生产流程作为工艺补水，蒸发冷凝换热器1内的豆清废水经浓缩后送入料液储存罐11，再送入料液后置处理回收模块17后转化为物料资源化产成品D。
基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，由既有常规工艺流程即：萃取工艺加水AA+料<1：9>——》分离——》加水BB<1：5>——》二萃、分离——》乳+豆清废水分离——》乳加酸进行酸沉——》分离成为凝乳+豆清废水取样水——》凝乳加碱中和——》换热器加热杀菌130～150℃——》闪蒸、冷却65～75℃——》喷雾干燥——》蛋白粉出料；调整为新工艺流程，其中改动的部分为：既有常规工艺中的豆清废水汇合后——》热泵式低压蒸馏与物料分离模块——》分离后的凝结水送入凝结水后置处理回用模块——》萃取工艺加水AA和/或加水BB；分离后的经浓缩后的料液送入料液储存罐11——》料液后置处理回收模块17——》物料资源化产成品D并输出。
该热泵式污水资源回用装置的一种具体结构及连接方式如下：所述的热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器1、MVR压缩机6及驱动装置7、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，豆清废水A送入前置处理装置18和蒸发冷凝换热器1的料液进口，该料液进口与蒸发冷凝换热器1内上部的进液分布器3相连，蒸发冷凝换热器1的中部设置有换热部件9，换热部件9的换热管束10的下部出口与料液储存罐11相通，换热管束10的上部进口则与蒸发冷凝换热器1上部的汽液分离器2相通，汽液分离器2上部的蒸汽出口通过进汽管5与MVR压缩机6的进汽口相连，MVR压缩机6通过轴连接部件与驱动装置7相连，MVR压缩机6的排汽口通过排汽管8与蒸发冷凝换热器1的换热部件9的加热侧蒸汽进口相连，换热部件9的加热侧凝结水出口与凝水罐12的进水口相连，凝水罐12的上部不凝气体出口则与抽真空泵14相连，凝水罐12的下部出水口经凝结水泵15后与凝结水后置处理回用模块16的进水口相连，凝结水后置处理回用模块16的出水即作为回用凝结水C送往下游，料液储存罐11的下部出料口与料液循环泵13的进口相连，料液循环泵13的出口管分为两个支路，其中一个支路与料液原水进水管相连后与蒸发冷凝换热器1的料液进口相连，另一个支路与料液后置处理回收模块17的进料口相连，料液后置处理回收模块17的出料口送出的即为物料资源化产成品D。
热泵式低压蒸馏与物料分离模块所包括的部件及管路组成一体式结构，也可分体式设置。
本发明旨在解决目前植物蛋白生产行业中普遍存在的伴生大量污水、同时又耗费大量地下水作为补水的现状和困扰行业生存和发展的难题，采用热泵式污水处理与资源回用装置，可回收全部的水资源并节省了相应的补水用水源水；回收了豆清废水中所含的物料资源，其含量约与蛋白粉生产量相当。现状中国国内产能暂按200条生产线计算，估算该技术进行全面推广后中国每年可减少污水排放规模约9000万t；节省地下水等补水用水源水资源规模约达12000万t；回收富含蛋白质和低聚糖等的物料资源约140余万t；并相应节省了大量耗电、药剂、污泥运输、其它配套建设及运行维护资源投入与对应的成本费用，因此具有极其显著的企业微观经济效益和社会宏观的减排环保、资源回收利用等综合社会效益。
同时，本发明所设计的技术方法及其装置与工程实施方案，也可进一步推广到类似的污水处理与资源回用领域，具有更普遍的产业应用价值与社会经济效益。
附图说明
图1是本发明的***示意图。
图1中各部件编号与名称如下。
蒸发冷凝换热器1、汽液分离器2、进液分布器3、上空段4、进汽管5、MVR压缩机6、驱动装置7、排汽管8、换热部件9、换热管束10、料液储存罐11、凝水罐12、料液循环泵13、抽真空泵14、凝结水泵15、凝结水后置处理回用模块16、料液后置处理回收模块17、豆清废水A、不凝气体排气B、回用凝结水C、物料资源化产成品D。
具体实施方式
图1是本发明的***示意图。
本发明的具体实施例如下：一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，采用热泵式低压蒸馏技术处理植物蛋白生产过程中伴生的高浓度豆清废水，并将其中的水与物料资源全部回用，其特征在于，该工艺方法包括热泵式低压蒸馏与物料分离模块、凝结水后置处理回用模块和浓缩料液后置处理回收模块三部分及其之间连接的管路与管件组成，其中热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器1、MVR压缩机6及驱动装置7、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，其中豆清废水A经前置处理装置18后送入蒸发冷凝换热器1内的换热部件9内的被加热侧受热蒸发，蒸汽经上部出口送入MVR压缩机6进口，经压缩后送回蒸发冷凝换热器1内的换热部件9内的加热侧凝结放热，凝结水经凝水罐12后送入凝结水后置处理回用模块16，成为回用凝结水C送回生产流程作为工艺补水，蒸发冷凝换热器1内的豆清废水经浓缩后送入料液储存罐11，再送入料液后置处理回收模块17后转化为物料资源化产成品D。
基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，由既有常规工艺流程即：萃取工艺加水AA+料<1：9>——》分离——》加水BB<1：5>——》二萃、分离——》乳+豆清废水分离——》乳加酸进行酸沉——》分离成为凝乳+豆清废水取样水——》凝乳加碱中和——》换热器加热杀菌130～150℃——》闪蒸、冷却65～75℃——》喷雾干燥——》蛋白粉出料；调整为新工艺流程，其中改动的部分为：既有常规工艺中的豆清废水汇合后——》热泵式低压蒸馏与物料分离模块——》分离后的凝结水送入凝结水后置处理回用模块——》萃取工艺加水AA和/或加水BB；分离后的经浓缩后的料液送入料液储存罐11——》料液后置处理回收模块17——》物料资源化产成品D并输出。
该装置的具体结构及连接方式如下：所述的热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器1、MVR压缩机6及驱动装置7、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，豆清废水A送入前置处理装置18和蒸发冷凝换热器1的料液进口，该料液进口与蒸发冷凝换热器1内上部的进液分布器3相连，蒸发冷凝换热器1的中部设置有换热部件9，换热部件9的换热管束10的下部出口与料液储存罐11相通，换热管束10的上部进口则与蒸发冷凝换热器1上部的汽液分离器2相通，汽液分离器2上部的蒸汽出口通过进汽管5与MVR压缩机6的进汽口相连，MVR压缩机6通过轴连接部件与驱动装置7相连，MVR压缩机6的排汽口通过排汽管8与蒸发冷凝换热器1的换热部件9的加热侧蒸汽进口相连，换热部件9的加热侧凝结水出口与凝水罐12的进水口相连，凝水罐12的上部不凝气体出口则与抽真空泵14相连，凝水罐12的下部出水口经凝结水泵15后与凝结水后置处理回用模块16的进水口相连，凝结水后置处理回用模块16的出水即作为回用凝结水C送往下游，料液储存罐11的下部出料口与料液循环泵13的进口相连，料液循环泵13的出口管分为两个支路，其中一个支路与料液原水进水管相连后与蒸发冷凝换热器1的料液进口相连，另一个支路与料液后置处理回收模块17的进料口相连，料液后置处理回收模块17的出料口送出的即为物料资源化产成品D。
热泵式低压蒸馏与物料分离模块所包括的部件及管路组成一体式结构。
需要说明的是，本发明提出了如何采用热泵式低压蒸馏技术解决豆清废水问题的方法，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和不同结构的具体实施装置，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如不设置前置处理装置18；蒸发冷凝换热器1、换热部件9、料液储存罐11、凝水罐12等采用一体式或分体式结构；设置或不设置凝结水后置处理回用模块16、料液后置处理回收模块17或进行普通专业人士均可想到的变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于除植物蛋白生产行业之外的其它类似应用场合，均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，采用热泵式低压蒸馏技术处理植物蛋白生产过程中伴生的高浓度豆清废水，并将其中的水与物料资源全部回用，其特征在于，该工艺方法包括热泵式低压蒸馏与物料分离模块、凝结水后置处理回用模块和浓缩料液后置处理回收模块三部分及其之间连接的管路与管件组成，其中热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器（1）、MVR压缩机（6）及驱动装置（7）、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，其中豆清废水（A）经前置处理装置（18）后送入蒸发冷凝换热器（1）内的换热部件（9）内的被加热侧受热蒸发，蒸汽经上部出口送入MVR压缩机（6）进口，经压缩后送回蒸发冷凝换热器（1）内的换热部件（9）内的加热侧凝结放热，凝结水经凝水罐（12）后送入凝结水后置处理回用模块（16），成为回用凝结水（C）送回生产流程作为工艺补水，蒸发冷凝换热器（1）内的豆清废水经浓缩后送入料液储存罐（11），再送入料液后置处理回收模块（17）后转化为物料资源化产成品（D）。
2.如权利要求1所述的基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，其特征在于所述的工艺方法流程，由既有常规工艺流程即：萃取工艺加水AA+料<1：9>——》分离——》加水BB<1：5>——》二萃、分离——》乳+豆清废水分离——》乳加酸进行酸沉——》分离成为凝乳+豆清废水——》凝乳加碱中和——》换热器加热杀菌（130～150℃）——》闪蒸、冷却（65～75℃）——》喷雾干燥——》蛋白粉出料；调整为新工艺流程，其中改动的部分为：既有常规工艺中的豆清废水汇合后——》热泵式低压蒸馏与物料分离模块——》分离后的凝结水送入凝结水后置处理回用模块（16）——》萃取工艺加水AA和（或）加水BB；分离后的经浓缩后的料液送入料液储存罐（11）——》料液后置处理回收模块（17）——》物料资源化产成品（D）并输出。
3.如权利要求2所述的基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，其特征在于所述的一种具体的基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法的结构及连接方式如下：所述的热泵式低压蒸馏与物料分离模块包括蒸发冷凝换热器（1）、MVR压缩机（6）及驱动装置（7）、水泵及真空泵组及其之间连接的管路与管件，豆清废水（A）送入前置处理装置（18）和蒸发冷凝换热器（1）的料液进口，该料液进口与蒸发冷凝换热器（1）内上部的进液分布器（3）相连，蒸发冷凝换热器（1）的中部设置有换热部件（9），换热部件（9）的换热管束（10）的下部出口与料液储存罐（11）相通，换热管束（10）的上部进口则与蒸发冷凝换热器（1）上部的汽液分离器（2）相通，汽液分离器（2）上部的蒸汽出口通过进汽管（5）与MVR压缩机（6）的进汽口相连，MVR压缩机（6）通过轴连接部件与驱动装置（7）相连，MVR压缩机（6）的排汽口通过排汽管（8）与蒸发冷凝换热器（1）的换热部件（9）的加热侧蒸汽进口相连，换热部件（9）的加热侧凝结水出口与凝水罐（12）的进水口相连，凝水罐（12）的上部不凝气体出口则与抽真空泵（14）相连，凝水罐（12）的下部出水口经凝结水泵（15）后与凝结水后置处理回用模块（16）的进水口相连，凝结水后置处理回用模块（16）的出水即作为回用凝结水（C）送回生产流程作为工艺补水，料液储存罐（11）的下部出料口与料液循环泵（13）的进口相连，料液循环泵（13）的出口管分为两个支路，其中一个支路与料液原水进水管相连后与蒸发冷凝换热器（1）的料液进口相连，另一个支路与料液后置处理回收模块（17）的进料口相连，料液后置处理回收模块（17）的出料口送出的即为物料资源化产成品（D）。
4.如权利要求3所述的基于植物蛋白豆清废水热泵式回收技术的工艺方法，其特征在于所述的热泵式低压蒸馏与物料分离模块所包括的部件及管路组成一体式结构，也可分体式设置。
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