Спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки

Реферат: Винахід належить до способу переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки, передбачає їх концентрування зворотним осмосом низького тиску, причому перед концентруванням зворотним осмосом проводять знесолення розчину електродіалізом при густині струму 250-300 А/м2, а отриманий дилюат концентрують зворотним осмосом при тиску 2,6-4,0 МПа до вмісту в ньому лактози 18-20 %. UA 107287 C2 (12) UA 107287 C2 UA 107287 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до харчової промисловості, зокрема до молочної галузі, а саме комплексної переробки молочної сироватки. Найближчим технічним рішенням до запропонованого може бути спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх згущення зворотнім осмосом при тиску 1,05-2,5 МПа і температурі 15-25 °C до вмісту сухих речовин 4 %; отримана очищена вода (фільтрат) використовується для діафільтрації молочної сироватки або інших технічних потреб (Патент України на винахід № 98270 Спосіб виробництва концентрату сироватки / Грушевська І.О., Мирончук В.Г., Кучерук Д.Д., Змієвський Ю.Г.), а концентрат - для регенерації іонообмінних колонок (Durham R., Hourigan J., Sleigh R. // IDF Symposium "Lactose and its Derivatives" (Moscow, May 2007) - Moscow). Недоліком такого способу є незадовільна якість фільтрату, отриманого після зворотного осмосу низького тиску, адже селективність цих мембран по одновалентним іонам не перевищує 3 90 %, внаслідок чого в фільтраті міститься від 0,3 до 15 г/дм мінеральних речовин. їх вміст у 3 концентраті за таких умов може містити до 20 г/дм , що може негативно вплинути на можливість його ефективного використання. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу переробки стічних вод (фільтрату) після нанофільтрації молочної сироватки шляхом покращення якості отриманих розчинів з метою їх ефективного використання та збільшення кількості очищеної води, яка може бути використана для технічних потреб. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх концентрування зворотним осмосом. Згідно з винаходом перед концентруванням зворотним осмосом проводиться знесолення розчину електродіалізом при густині струму 250-300 А/м2, а отриманий дилюат концентрують зворотним осмосом при тиску 2,6-4,0 МПа до вмісту в ньому лактози 18-20 %. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Застосування електродіалізу дозволяє ефективно вилучати з розчину до 70-80 % мінеральних речовин, при цьому в дилюаті (знесоленому розчині) залишається переважно лактоза, вміст якої може бути близько 1,5-2,0 г/дм3. Селективність зворотно осмотичних мембран по лактозі не менше 99 %, що дозволяє сконцентрувати її до 18-20 % та направити на подальшу переробку. Концентрат, отриманий на стадії електродіалізу, має концентрацію мінеральних речовин в межах 120-170 г/дм3, що в 3-4,25 рази вище, ніж після зворотного осмосу, що дозволяє ефективно його використовувати. Спосіб переробки стічних вод (фільтрату) після нанофільтрації молочної сироватки здійснюється таким чином. За допомогою електродіалізу видаляють до 70-80 % мінеральних речовин. В дилюаті їх залишається не більше 0,4 г/дм3, а лактози 1,5-2,0 г/дм (в залежності від селективних властивостей нанофільтраційних мембран при розділенні молочної сироватки). Пропонується процес знесолення проводити при густині струму 250-300 А/м2 та температурі 1525 °C. Дилюат (знесолений розчин) концентрується зворотнім осмосом до вмісту в ньому лактози 18-20 % при постійному підвищенні тиску від 2,6 до 4,0 МПа. За таких умов у концентраті та фільтраті міститься не більше, ніж 3,2-3,6 г/дм3 та 0,04-0,36 г/дм3 мінеральних речовин відповідно. Такий спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки дозволяє отримувати близько 99 %, від їх об'єму, очищеної води, придатної для технічного використання, а також зменшити втрати лактози та ефективно використати мінеральні речовини молочної сироватки. Приклад 1. 1000 дм3 стічних вод проходить обробку електродіалізом при густині струму 250 А/м 2, де утворюється близько 6,5 дм3 концентрованого розчину з вмістом мінеральних речовин 120-170 г/дм3. 993,5 дм3 отриманого дилюату з вмістом лактози та солей в межах 1,5-2,0 г/дм3 та 0,4-0,5 3 г/дм відповідно концентрується зворотнім осмосом при тиску 2,6-4,0 МПа. Отриманий фільтрат 3 3 об'ємом 984 дм з вмістом розчинених речовин 0,04-0,36 г/дм йде на потреби підприємства, а 3 9,5 дм концентрату з вмістом лактози 18-20 % направляється на подальшу переробку. Отримані розчини характеризуються високою якістю та очисткою від баластних сполук, очищена вода придатна до застосування у технічних цілях. Інші приклади наведені в таблиці. 55 1 UA 107287 C2 Таблиця Номер Густина струму, А/м2 Тиск, МПа Вміст Висновки лактози, % 1 250-300 2,6-4,0 18-20 250-300 1,5-2,5 8-10 4 250-300 5,0-6,0 18-20 5 15 18-20 3 10 2,6-4,0 2 5 320-350 50-100 2,6-4,0 18-20 Розчин лактози має підвищену якість, концентрат мінеральних речовин, утворений на стадії електродіалізу характеризується недостатньо високою концентрацією, а процес знесолення високими енерговитратами за рахунок поляризації мембран. Розчин лактози має підвищену якість, концентрат мінеральних речовин, утворений на стадії електродіалізу характеризується високою концентрацією, а процес знесолення помірними енерговитратами. Низька концентрація розчину лактози, значні втрати води. Розчин лактози має підвищену якість. Високі енерговитрати на стадії зворотного осмосу. Процес знесолення характеризується не високою швидкістю. Таким чином, найкращий результат досягається за умови, якщо густина струму в процесі електродіалізу становить 250-300 А/м2, робочий тиск при концентруванні зворотним осмосом знаходиться в межах 2,6-4,0 МПа. Запропонований спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки, дозволяє не лише повернути до 99 %, від переробленого об'єму стічних вод, а й ефективно використати лактозу та мінеральні речовини, що містяться в стічних водах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх концентрування зворотним осмосом, який відрізняється тим, що перед концентруванням зворотним осмосом проводять знесолення розчину електродіалізом при густині струму 250-300 А/м2, а отриманий дилюат концентрують зворотним осмосом при тиску 2,6-4,0 МПа до вмісту в ньому лактози 18-20 %. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2