Спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки

Реферат: Спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх концентрування зворотним осмосом. Стічні води концентрують зворотним осмосом високого тиску при різниці тисків 4,0-8,0 МПа до вмісту сухих речовин 4,5-5,0 %, 2 отриманий концентрат розділяють електродіалізом при густині струму 250-300 А/м , дилюат, отриманий після електродіалізу, концентрують повторно зворотним осмосом високого тиску до вмісту лактози 18-20 %. UA 88068 U (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ СТІЧНИХ ВОД, УТВОРЕНИХ ПІСЛЯ НАНОФІЛЬТРАЦІЇ МОЛОЧНОЇ СИРОВАТКИ UA 88068 U UA 88068 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до харчової промисловості, зокрема до молочної галузі, а саме комплексної переробки молочної сироватки. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі може бути спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх згущення зворотним осмосом низького тиску при 1,05-2,5 МПа і температурі 15-25 °С 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.). Недоліком такого способу є незадовільна якість фільтрату, отриманого після зворотного осмосу низького тиску, оскільки ці мембрани затримують лише до 90 % одновалентних солей, 3 внаслідок чого в фільтраті міститься від 0,3 до 15 г/дм мінеральних речовин, що обмежує сферу його подальшого використання. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, шляхом покращення якості отриманих розчинів, вилучення основних компонентів із стічних вод з метою збільшення кількості очищеної води, яка може бути використана для технічних потреб. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, передбачає їх концентрування зворотним осмосом. Згідно з корисною моделлю, стічні води концентрують зворотним осмосом високого тиску при різниці тисків 4,0-8,0 МПа до вмісту сухих речовин 4,5-5,0 %, отриманий концентрат розділяють 2 електродіалізом при густині струму 250-300 А/м , дилюат, отриманий після електродіалізу, концентрують повторно зворотним осмосом високого тиску до вмісту лактози 18-20 %. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Застосування зворотного осмосу високого тиску дозволяє вилучити з стічних вод (нанофільтраційного пермеату молочної сироватки) 99,0-99,9 % лактози та 96,0-98,0 % мінеральних речовин, сконцентрувати їх до масової частки сухих речовин 4,5-5,0 % та одночасно знизити енерговитрати на проведення процесу електродіалізу у зв'язку зі зростанням електропровідності розчину за таких умов, а також отримати воду (пермеат) з вмістом 3 мінеральних речовин 0,10-0,35 г/дм . Електродіаліз дає можливість знесолити зворотно осмотичний концентрат, при цьому отримують дилюат (знесолений розчин), що містить в основному лактозу, який повторно концентрують зворотним осмосом високого тиску до вмісту лактози в ньому 18-20 %. Подальше концентрування розчину (до вмісту лактози більше 20 %) призводить до суттєвого зниження продуктивності, що робить його недоцільним з економічної точки зору. Спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, здійснюється таким чином. За допомогою зворотного осмосу проводиться концентрування розчину до вмісту сухих речовин 4,5-5,0 % при тиску від 4,0 до 8,0 МПа. З експериментальних досліджень встановлено, що збільшення концентрації розчину призводить до зростання його осмотичного тиску внаслідок наявності мінеральних речовин та суттєвого зниження селективності мембрани. Тому концентрування доцільно проводити до вмісту розчинених речовин 4,5-5,0 %. Отриманий зворотно осмотичний концентрат з вмістом лактози та 3 3 мінеральних речовин 23-25 г/дм і 22-25 г/дм відповідно подається на електродіаліз, де відбувається його знесолення. За допомогою електродіалізу з розчину вилучають 85-90 % мінеральних речовин, при цьому їх вміст у електродіалізному концентраті становить в межах 3 140-170 г/дм , що дозволяє ефективно його використовувати. Виходячи з експериментальних даних, гранична густина струму для даних стічних вод складає близько 300 А/м, тому процес 2 знесолення доцільно проводити при густині струму 250-300 А/м . Попереднє концентрування розчину за допомогою зворотного осмосу призводить до підвищення його електропровідності, що дозволяє зменшити енерговитрати на стадії електродіалізу в 4 рази. Отриманий після 3 знесолення розчину дилюат, що містить 20-23 г/дм лактози, направляється на подальше концентрування зворотним осмосом високого тиску при різниці тисків 4,0-8,0 МПа. Отриманий зворотно-осмотичний концентрат з вмістом лактози 18-20 % іде на подальшу переробку, а пермеат об'єднують з пермеатом, отриманим на першій стадії зворотного осмосу, що дозволяє 3 одержати очищену воду з вмістом мінеральних сполук 0,05-0,10 г/дм , яка може бути використана для технічних потреб. 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 концентровані розчини лактози та мінеральних речовин. Приклад 1 1 UA 88068 U 3 5 10 1000 дм стічних вод подаються на зворотний осмос і концентруються при тиску 4,0-8,0 МПа. 3 3 В результаті отримують 920 дм пермеату з вмістом розчинених речовин 0,10-0,35 г/дм та 80 3 дм концентрату з вмістом сухих речовин 4,5-5,0 %. Отриманий концентрат проходить обробку 2 3 електродіалізом при густині струму 250-300 А/м , де утворюється близько 6,5 дм 3 концентрованого розчину з вмістом мінеральних речовин 140-170 г/дм , який направляється на 3 3 подальшу переробку, та 73,5 дм дилюату з вмістом лактози 20-23 г/дм , який концентрують зворотним осмосом при тиску 4,0-8,0 МПа. Сконцентрований до вмісту лактози 18-20 % розчин направляють на подальшу переробку, а отриманий пермеат з вмістом мінеральних речовин 3 0,001-0,005 г/дм об'єднують з пермеатом першої стадії зворотного осмосу, що дозволяє 3 отримати воду з вмістом розчинених речовин 0,05-0,10 г/дм , яка іде на потреби підприємства. Отримані розчини характеризуються високою якістю та очисткою від баластних сполук, очищена вода придатна до застосування у технічних цілях. Інші приклади наведені в таблиці. Таблиця Номер прикладу Густина струму, 2 А/м Вміст Тиск, МПа лактози, % 1 250-300 4,0-8,0 18-20 2 320-350 4,0-8,0 18-20 3 250-300 1,0-4,0 10-15 4 250-300 8,0-10,0 18-20 5 50-100 4,0-8,0 15-18 Висновки Розчин лактози має підвищену якість, концентрат мінеральних речовин, утворений на стадії електродіалізу, характеризується високою концентрацією, а процес знесолення - помірними енерговитратами 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 Низька концентрація розчину лактози, значні втрати води Розчин лактози має підвищену якість. Високі енерговитрати на стадії зворотного осмосу Процес знесолення характеризується невисокою швидкістю 15 20 Таким чином, найкращий результат досягається за умови, якщо густина струму в процесі 2 електродіалізу становить 250-300 А/м , робочий тиск при концентруванні зворотним осмосом знаходиться в межах 4,0-8,0 МПа. Запропонований спосіб переробки стічних вод після нанофільтрації молочної сироватки дозволяє не лише повернути до 99 %, від переробленого об'єму стічних вод, води, а й ефективно використати лактозу та мінеральні речовини, що містяться в стічних водах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб переробки стічних вод, утворених після нанофільтрації молочної сироватки, що передбачає їх концентрування зворотним осмосом, який відрізняється тим, що стічні води концентрують зворотним осмосом високого тиску при різниці тисків 4,0-8,0 МПа до вмісту сухих речовин 4,5-5,0 %, отриманий концентрат розділяють електродіалізом при густині струму 2502 300 А/м , дилюат, отриманий після електродіалізу, концентрують повторно зворотним осмосом високого тиску до вмісту лактози 18-20 %. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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