CN117430294B - 离交含盐洗水回用***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种离交含盐洗水回用***及方法，包括低盐洗水罐、多盐洗水罐、反渗透装置，以及MVR蒸发器；低盐洗水罐用于收集低盐洗水；多盐洗水罐用于收集多盐洗水；反渗透装置用于处理低盐洗水以获得渗透水和反渗透浓水，其中，渗透水返回淀粉糖离交***回用，反渗透浓水进入多盐洗水罐；MVR蒸发器用于一并处理多盐洗水和反渗透浓水以获得蒸馏水和浓盐水；其中，蒸馏水返回淀粉糖离交***回用，浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器回用。本发明提供的离交含盐洗水回用***及方法，能够降低离交含盐洗水的处理成本，促进节能减排，能够实现淀粉糖行业零废水排放。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种离交含盐洗水回用***及方法。
背景技术
当前以淀粉为原料生产淀粉糖的加工过程中，虽然很多企业已经开始采用类逆流连续离交来脱除糖液中的盐类杂质，从而使得离交树脂再生时产生的离交含盐（主要为氯化钠）洗水的量大为减少，但每生产一吨淀粉糖干物，含盐洗水产生量仍在0.5~3.0吨（数量的差别主要是因淀粉糖品种或原料差异造成脱盐负担不同而导致），我国全行业每年约三千万吨的淀粉糖产能，含盐洗水的总量在五六千万吨的级别。当前淀粉糖行业的含盐洗水因没有好的用途，只能送去污水站治理达标后排放，大部分企业含盐洗水排放代价算上原水费用、治理费用和排污费已经超过十元每吨。因此，如何实现节水减排是淀粉糖行业的重大课题，从生产线源头来实现减排一定是减少环境污染的最佳途径。
为此，业内人员尝试将离交含盐洗水通过蒸发浓缩的方法进行纯化，然后再重复用于离子交换的树脂再生洗涤来实现减排。但由于蒸发浓缩成本偏高（即使采用高效节能的MVR蒸发器进行蒸发浓缩的成本也在十元每吨以上），而且浓缩后得到的浓盐水送污水站进行治理的难度更大，因而通过蒸发浓缩的方法对离交含盐洗水进行减排的方案不宜实施。
业内人员也尝试将离交含盐洗水通过膜过滤的方法来进行纯化处理，然后再将纯化水用于离交树脂再生洗涤。但这种方案的得水率偏低，正常情况下获得的纯化水不足百分之六十，而且同样也存在浓盐水无法合理处理的问题，因此通过膜过滤方法实现离交含盐洗水减排的方案也不宜实施。
因此，当前业内亟需开发能够以低成本实现离交含盐洗水回收利用的技术，促进淀粉糖生产的节能减排并缓解行业环保压力。
发明内容
本发明实施例提供一种离交含盐洗水回用***及方法，旨在降低离交含盐洗水处理成本，促进节能减排。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：第一方面，提供一种离交含盐洗水回用***，包括低盐洗水罐、多盐洗水罐、反渗透装置，以及MVR蒸发器；其中，低盐洗水罐用于连接淀粉糖离交***并在低盐时段收集低盐洗水；多盐洗水罐用于连接淀粉糖离交***并在多盐时段收集多盐洗水；反渗透装置与低盐洗水罐连接，且与多盐洗水罐连接，反渗透装置用于处理低盐洗水以获得渗透水和反渗透浓水，其中，渗透水返回淀粉糖离交***回用，反渗透浓水进入多盐洗水罐；MVR蒸发器与多盐洗水罐连接，且与淀粉糖离交***连接，MVR蒸发器用于一并处理多盐洗水和反渗透浓水以获得蒸馏水和浓盐水；其中，蒸馏水返回淀粉糖离交***回用，浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器回用。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，低盐洗水罐和反渗透装置之间连接有换热器，换热器内循环流通冷却水，冷却水用于冷却流经换热器的低盐洗水。
一些实施例中，换热器与反渗透装置之间连接有储水罐，储水罐上连接有计量泵，计量泵用于向储水罐内定量抽取碱液以中和低盐洗水。
示例性的，低盐洗水罐、多盐洗水罐、储水罐内均设有搅拌装置。
本发明提供的离交含盐洗水回用***的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离交含盐洗水回用***，通过对淀粉糖离交***产出的含盐洗水进行分时段收集处理，以低盐洗水罐收集低盐洗水、多盐洗水罐收集多盐洗水，从而能够直接利用反渗透装置对低盐洗水进行处理，并将处理后产生的渗透水直接返回淀粉糖离交***进行回用，而反渗透浓水混入多盐洗水中一并通过MVR蒸发器进行蒸发浓缩，从而获得淀粉糖离交***能够回收利用的蒸馏水和少量的浓盐水，浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回用，不仅实现了离交含盐洗水的全部回用和零废水排放，节能减排效果显著，而且通过对低盐洗水和多盐洗水进行分别处理能够大大减少MVR蒸发器的处理量，从而能够大大降低离交含盐洗水处理成本，减轻企业负担。
第二方面，本发明实施例还提供了一种离交含盐洗水回用方法，采用上述离交含盐洗水回用***，离交含盐洗水回用方法包括以下步骤：
将淀粉糖离交***的各个离交柱在低盐时段产生的低盐洗水排入低盐洗水罐，并将淀粉糖离交***的各个离交柱在多盐时段产生的多盐洗水排入多盐洗水罐；
通过反渗透装置对低盐洗水进行处理，获得渗透水和反渗透浓水；其中，渗透水返回淀粉糖离交***回用，反渗透浓水排入多盐洗水罐并与多盐洗水混合；
通过MVR蒸发器对混合的反渗透浓水和多盐洗水进行蒸发浓缩，获得蒸馏水和浓盐水；
将蒸馏水返回淀粉糖离交***回用，将浓盐水排入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回用。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，排入低盐洗水罐的低盐洗水与排入多盐洗水罐的多盐洗水的比例为四比一。
举例说明，低盐洗水的含盐量为0.18~0.22%，多盐洗水的含盐量为1.8~2.2%。
示例性的，浓盐水的总干物浓度为28~35%，其中，含盐量为18~22%。
一些实施例中，在反渗透装置对低盐洗水处理之前还包括：通过换热器对低盐洗水进行换热冷却。
一些实施例中，在反渗透装置对低盐洗水处理之前还包括：将低盐洗水中混合碱液以中和低盐洗水的酸性。
本发明提供的离交含盐洗水回用方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离交含盐洗水回用方法，利用上述离交含盐洗水回用***能够对淀粉糖离交***产生的低盐洗水进行反渗透处理获得渗透水和反渗透浓水，并将反渗透浓水和淀粉糖离交***产生的多盐洗水通过MVR蒸发器进行蒸发浓缩处理获得蒸馏水和浓盐水，其中，渗透水和蒸馏水都能够作为纯化水直接返回淀粉糖离交***回收再利用，而浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回收再利用，不仅能够实现离交含盐洗水的全部回用和零废水排放，节能减排效果显著，而且MVR蒸发器只需对占比较小的多盐洗水和反渗透浓水进行蒸发浓缩即可，因此能够大大降低离交含盐洗水的总体处理成本，减轻企业负担。
附图说明
图1为本发明实施例提供的离交含盐洗水回用***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的离交含盐洗水回用方法的步骤框图一；
图3为本发明实施例提供的离交含盐洗水回用方法的步骤框图二。
图中：1、低盐洗水罐；2、多盐洗水罐；3、反渗透装置；4、MVR蒸发器；5、换热器；6、储水罐；7、计量泵；8、碱液贮槽；9、搅拌装置。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的离交含盐洗水回用***进行说明。所述离交含盐洗水回用***，包括低盐洗水罐1、多盐洗水罐2、反渗透装置3，以及MVR蒸发器4；其中，低盐洗水罐1用于连接淀粉糖离交***并在低盐时段收集低盐洗水；多盐洗水罐2用于连接淀粉糖离交***的并在多盐时段收集多盐洗水；反渗透装置3与低盐洗水罐1连接，且与多盐洗水罐2连接，反渗透装置3用于处理低盐洗水以获得渗透水和反渗透浓水，其中，渗透水返回淀粉糖离交***回用，反渗透浓水进入多盐洗水罐2；MVR蒸发器4与多盐洗水罐2连接，且与淀粉糖离交***连接，MVR蒸发器4用于一并处理多盐洗水和反渗透浓水以获得蒸馏水和浓盐水；其中，蒸馏水返回淀粉糖离交***回用，浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器回用。
需要说明的是，本实施例中淀粉糖离交***本身为现有技术，其主要包括依次级联的多个离交柱，每个离交柱在再生洗涤的不同时段会产生不同浓度的盐水，本实施例中各个离交柱再生洗涤的低盐时段产出的含盐洗水的含盐量约0.18~0.22%，即低盐洗水，而各个离交柱再生洗涤的多盐时段产出含盐洗水的含盐量在1.8~2.2%，即多盐洗水，在此通过低盐洗水罐1在低盐时段对低盐洗水进行收集，通过多盐洗水罐2在多盐时段对多盐洗水进行收集，从而实现在不同时段收集不同浓度盐水进行对应处理的目的。
应当解释的是，反渗透装置3是应用膜分离技术，能有效地去除水中的带电离子、无机物、胶体微粒、细菌及有机物质等，常用于高纯水制备、苦咸水脱盐和废水处理工艺中，是现有成熟设备，在此不再详述其工作原理；其中，低盐洗水经过反渗透装置3后获得优质纯净的渗透水和反渗透浓水，其中，反渗透浓水相当于含盐量较高的盐水，其排入多盐洗水罐2内与多盐洗水混合后一并进行MVR蒸发浓缩，渗透水可直接返回淀粉糖离交***进行回收再利用，主要是用于离交树脂再生洗涤的过程。
MVR蒸发器4同样为现有成熟设备，含盐量较高的多盐洗水经过MVR蒸发浓缩后产物为蒸馏水和浓盐水，其工作原理在此不再详述。蒸发浓缩的蒸馏水可直接返回淀粉糖离交***（的离交树脂再生洗涤单元）进行回收利用，而浓盐水主要是含盐约20%、含糖约5~8%和含蛋白约3~7%，其总干物浓度约32%的混合水，在此可以将其利用在淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器（用于生产玉米浆，玉米浆为玉米淀粉的副产物，含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质，可作为动作饲料，在此玉米浸泡水蒸发器通常为多效蒸发器，具体可将浓盐水并入多效蒸发器的末效），并入玉米浸泡水蒸发器不仅能够将浓盐水中盐的浓度稀释上百倍而进入合适动物食用的浓度，而且浓盐水中所含的糖和蛋白还能够增加玉米浆作为动物饲料的营养。
因此，对于淀粉糖离交***产出的含盐洗水实现了全部的回收再利用，并解决了浓盐水进行无污染处理和再利用的难题，从生产源头规避了废水的产生，对于淀粉糖加工行业实现零废水排放而言是行之有效且适于实施的极佳方案。
本实施例提供的离交含盐洗水回用***，与现有技术相比，通过对淀粉糖离交***产出的含盐洗水进行分时段收集处理，以低盐洗水罐1收集低盐洗水、多盐洗水罐2收集多盐洗水，从而能够直接利用反渗透装置3对低盐洗水进行处理，并将处理后产生的渗透水直接返回淀粉糖离交***进行回用，而反渗透浓水混入多盐洗水中一并通过MVR蒸发器4进行蒸发浓缩，从而获得淀粉糖离交***能够回收利用的蒸馏水和少量的浓盐水，浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回用，不仅实现了离交含盐洗水的全部回用和零废水排放，节能减排效果显著，而且通过对低盐洗水和多盐洗水进行分别处理能够大大减少MVR蒸发器4的处理量，从而能够大大降低离交含盐洗水处理成本，减轻企业负担。
在一些实施例中，参见图2，低盐洗水罐1和反渗透装置3之间连接有换热器5，换热器5内循环流通冷却水，冷却水用于冷却流经换热器5的低盐洗水。换热器5具体可以采用板式换热器，通过循环流经换热器5的冷却水与经过换热器5的低盐洗水进行换热，使低盐洗水冷却后再进入反渗透装置3，避免低盐洗水温度过高而导致反渗透装置3中的滤膜膨胀（滤孔***）而影响渗透效果。
一些可能的实现方式中，请参阅图1，换热器5与反渗透装置3之间连接有储水罐6，储水罐6上连接有计量泵7，计量泵7用于向储水罐6内定量抽取碱液以中和低盐洗水。由于低盐洗水具有弱酸性，因此在进入反渗透装置3之前先在储水罐6内将低盐洗水中混入碱液以中和低盐洗水的酸性，从而保证经过反渗透装置3渗透过滤后产生的渗透水能够直接回用到淀粉糖离交***；具体的，本实施例中碱液可以是盛放在碱液贮槽8内的百分之三十浓度的氢氧化钠，根据储水罐6内低盐洗水的水量通过计量泵7向储水罐6内抽取定量的碱液，从而使低盐洗水在储水罐6内与碱液中和。
具体地，如图1所示，本实施例中低盐洗水罐1、多盐洗水罐2、储水罐6内均设有搅拌装置9。通过设置搅拌装置9能够避免低盐洗水在低盐洗水罐1内沉淀，保证低盐洗水混合均匀性，进而确保进入储水罐6内的低盐洗水（含盐量一定）能够与定量抽取的碱液进行完全的中和反应，避免进入反渗透装置3的液体出现酸性或碱性而影响渗透水的回用；而低盐洗水和碱液在储水罐6内通过搅拌装置9进行搅拌不仅能够提高中和反应性效率，而且能够保证低盐洗水和碱液的中和完全；反渗透浓水和多盐洗水在多盐洗水罐2内通过搅拌装置9进行搅拌混合，从而能够保证多盐洗水罐2内的溶液浓度均匀性，进而有利于提升MVR蒸发器4的蒸发浓缩效率和质量。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种离交含盐洗水回用方法，该回用方法采用上述离交含盐洗水回用***，具体包括如下步骤：
步骤S100，将淀粉糖离交***的各个离交柱在低盐时段产生的低盐洗水排入低盐洗水罐1，并将淀粉糖离交***的各个离交柱在多盐时段产生的多盐洗水排入多盐洗水罐2；
步骤S200，通过反渗透装置3对低盐洗水进行处理，获得渗透水和反渗透浓水；其中，渗透水返回淀粉糖离交***回用，反渗透浓水排入多盐洗水罐2并与多盐洗水混合；
步骤S300，通过MVR蒸发器4对混合的反渗透浓水和多盐洗水进行蒸发浓缩，获得蒸馏水和浓盐水；
步骤S400，将蒸馏水返回淀粉糖离交***回用，将浓盐水排入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回用。
本实施例提供的离交含盐洗水回用方法，与现有技术相比，通过对淀粉糖离交***产生的含盐洗水进行分时段收集，能够对产出占比较高的低盐洗水进行反渗透处理获得可以直接回用的渗透水，并将含盐量较高的反渗透浓水与产出占比较低的多盐洗水混合后利用MVR蒸发器4进行蒸发浓缩而获得能够直接回用的蒸馏水，同时将MVR蒸发器4产生的浓盐水用于玉米浸泡水蒸发器进行稀释后作为动物饲料回用，从而实现了含盐洗水的全部回收利用和淀粉糖的零废水排放生产，不仅节能环保，有助于节能减排，而且由于反渗透工艺相较于MVR蒸发浓缩工艺的成本低，因此能够大大降低离交含盐洗水的总体处理成本，减轻企业负担。
具体地，在上述步骤S100中，排入低盐洗水罐1的低盐洗水与排入多盐洗水罐2的多盐洗水的比例为四比一。通过控制淀粉糖离交***的生产过程，在不同时段收集不同含盐浓度的洗水，正常情况下在多盐时段产出的含盐量较高的洗水较少，低盐时段产出的含盐洗水的含盐量低且量大，最终以低盐洗水和多盐洗水的收集比例为四比一为宜，经济性和处理效果最佳。
举例说明，在本实施例中，低盐洗水的含盐量为0.18~0.22%，多盐洗水的含盐量为1.8~2.2%。具体的，在低盐时段收集含盐量在0.2%的低盐洗水进行反渗透处理，在多盐时段收集含盐量在2.0%的多盐洗水进行MVR蒸发浓缩处理，处理效果佳且经济性好。
示例性的，本实施例中浓盐水的总干物浓度为28~35%，其中，含盐量为18~22%。具体的，经过MVR蒸发浓缩后产生的浓盐水为含盐量约20%、含糖量5~8%和含蛋白量约3~7%，其中，糖和蛋白可作为动物饲料的营养物质，而盐浓度过高无法直接被动物饲用，因此将浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器，具体可以是并入玉米浸泡水蒸发器末效，从而能够使浓盐水中的盐浓度得到上百倍的稀释而适于动物直接饲用，从而实现浓盐水的回收利用和零排放。
需要说明的是，在上述步骤S200之前还包括步骤S101：通过换热器5对低盐洗水进行换热冷却。通过循环流经换热器5的冷却水与经过换热器5的低盐洗水进行换热，使低盐洗水冷却后再进入反渗透装置3，避免低盐洗水温度过高而导致反渗透装置3中的滤膜膨胀而影响渗透效果。
需要解释的是，在上述步骤S200之前还包括步骤S102：将低盐洗水中混合碱液以中和低盐洗水的酸性。具体的，碱液可采用百分之三十浓度氢氧化钠，通过在低盐洗水中混入碱液能够中和低盐洗水的酸性，从而保证经过反渗透装置3渗透过滤后产生的渗透水能够直接回用到淀粉糖离交***。
本实施例提供的离交含盐洗水回用方法的一种具体实施例如下：
对于淀粉糖离交***中产出的含盐洗水总量（包括低盐时段产出的低盐洗水量和多盐时段产出的多盐洗水量），其中80%的含盐洗水以含糖为主（含糖量0.2~0.3%）含盐为辅（含盐量约为0.2%），也就是低盐洗水；另外20%的含盐洗水含盐为主（含盐量约为2.0%）含蛋白为辅（含蛋白量约0.5~1.0%），也就是多盐洗水，在此通过采用不同的纯化方式分别处理低盐洗水和多盐洗水，以处理100吨含盐洗水为例，采用反渗透装置3处理其中80吨低盐洗水，可以获得至少95%即76吨的优质渗透水和4吨反渗透浓水，每吨渗透水的纯化成本（含电费和膜组件消耗费用）约为3元；然后4吨反渗透浓水与20吨多盐洗水合并后通过MVR蒸发器4进行蒸发浓缩处理，可以至少获得21吨的优质蒸馏水和3吨浓盐水，每吨蒸馏水的纯化成本（电费为主）约为12元，最终获得的浓盐水含盐量约20%、含糖量约5~8%、含蛋白量约3~7%，总干物浓度约为32%。
至此，76吨渗透水和21吨蒸馏水总计97吨纯化水的纯化成本约480元，合每吨约5元以内（现有技术成本在10元每吨以上），纯化水得水率高达97%（现有技术得水率不足60%），可以重复用于淀粉糖离交***中的树脂再生洗涤。
而3吨浓盐水虽然总干物浓度为32%，继续进行蒸发浓缩则盐（氯化钠）会析出。在此考虑浓盐水中所含糖和蛋白皆为动物优良营养物质，盐也为动物营养物质，只是由于盐浓度过高而无法直接饲用，因此，将3吨浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器末效，能够使盐的浓度稀释上百倍而进入合适动物饲用的浓度，从而解决了浓盐水的出路问题，同时糖和蛋白还增加了玉米浆的饲料营养物质。
本实施例中通过对离交含盐洗水进行反渗透和MVR复合纯化的方式，实现了淀粉糖行业离交含盐洗水低成本回收利用，并且解决了纯化副产物浓盐水的无污染综合利用出路，从生产线源头消除了废水的产生，是实现淀粉糖行业零废水排放行之有效的方法，利于推广应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.离交含盐洗水回用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将淀粉糖离交***的各个离交柱在低盐时段产生的低盐洗水排入低盐洗水罐，并将所述淀粉糖离交***的各个离交柱在多盐时段产生的多盐洗水排入多盐洗水罐；
通过反渗透装置对所述低盐洗水进行处理，获得渗透水和反渗透浓水；其中，所述渗透水返回所述淀粉糖离交***回用，所述反渗透浓水排入所述多盐洗水罐并与所述多盐洗水混合；
通过MVR蒸发器对混合的所述反渗透浓水和所述多盐洗水进行蒸发浓缩，获得蒸馏水和浓盐水；所述浓盐水总干物浓度为28~35%，其中，含盐量为18~22%、含糖量为5~8%、含蛋白量为3~7%；
将所述蒸馏水返回所述淀粉糖离交***回用，将所述浓盐水并入淀粉糖原料淀粉车间的玉米浸泡水蒸发器进行回用。
2.如权利要求1所述的离交含盐洗水回用方法，其特征在于，排入所述低盐洗水罐的低盐洗水与排入所述多盐洗水罐的多盐洗水的比例为四比一。
3.如权利要求1所述的离交含盐洗水回用方法，其特征在于，所述低盐洗水的含盐量为0.18~0.22%，所述多盐洗水的含盐量为1.8~2.2%。
4.如权利要求1-3任一项所述的离交含盐洗水回用方法，其特征在于，在所述反渗透装置对所述低盐洗水处理之前还包括：通过换热器对所述低盐洗水进行换热冷却。
5.如权利要求1-3任一项所述的离交含盐洗水回用方法，其特征在于，在所述反渗透装置对所述低盐洗水处理之前还包括：将所述低盐洗水中混合碱液以中和所述低盐洗水的酸性。
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