【正文】 熱交換╳UV╳表29 預(yù)處理方法－2乳制品食品廢水應(yīng)用水處理水離心/洗滌機╳╳╳復(fù)合物╳不溶性空氣浮選╳╳電子凝聚作用╳過濾器╳╳╳╳╳絮凝作用╳加熱并保持╳膜╳╳臭氧，氯氣╳巴氏殺菌法╳╳PH╳╳沈淀╳蒸餾╳╳熱交換╳╳╳╳UV╳UV＋H2O2╳名詞“過濾器”代表了許多類型的過濾器。一般大都是終端過濾器，但也存在錯流過濾過濾器。大多數(shù)與膜過濾系統(tǒng)相連接的過濾器有套筒過濾器、袋式過濾器、砂礫過濾器、移動帶式過濾器、預(yù)涂助濾劑的過濾機。藻類、細菌、酵母、vira?一般原則上藻類、細菌、酵母、vira等的計數(shù)應(yīng)少于100個/ml。然而有時即使少得只有10個/ml也會成問題，但108個/ml卻不一定有問題。因此，必須咨詢有經(jīng)驗的工程師，因為經(jīng)驗和試驗是選擇合適的預(yù)處理方法時唯一可靠的方法。在常規(guī)的過濾方法后增加熱處理或加氯消毒也有一些成功的案例。生物堵塞“生物堵塞”一詞一般用于描述微生物、細菌、酵母、細胞尸體或新陳代謝產(chǎn)物的沈淀。生物堵塞遠沒有很好的界定，但不管怎樣，一般經(jīng)驗表明它很難去除。預(yù)處理的成功僅限于證明物料中有一些非常小的細胞物質(zhì)，膜過濾裝置可以在細菌安全的溫度下進行操作。只要不間斷地處理，有一些預(yù)處理方案可以達到抑制或阻止微生物生長的目的，但一旦處理停止，細菌將在留下的一些液體中繼續(xù)生長。但也有兩種情況是例外的：178。 加入強化學劑，如足夠濃度的次氯酸鹽并過量，確保阻止微生物的繼續(xù)生長。178。 在75℃或更高的溫度下加熱和操作，這種方法一般除了用在一些系統(tǒng)，如高純水、處理紙漿排水和處理蒸汽冷凝水外不常被使用。血漿血是屠宰場的副產(chǎn)品。有些地方直接把血漿倒入下水道，有些地方則將它們收集以來后和其它廢料混合后在非常高的溫度下蒸干。高質(zhì)量的血漿制品有一定的市場需求。如果極少或沒有足夠的鈣，血就不能凝結(jié)。因此阻止血的凝結(jié)可以添加鈣的結(jié)合試劑。大多數(shù)情況下添加檸檬酸鈉，但有時也用磷酸鈉。如果使用模處理血漿，檸檬酸鹽和磷酸鹽的添加是非常重要的預(yù)處理方式。只要確保沒有污染，血漿可以以某些方式直接抽取，但在抽取過程中必須馬上添加檸檬酸鹽或磷酸鹽，同時血漿應(yīng)該馬上處理。用膜處理全血時比較困難的。一般先通過離心作用從全血中去除血紅細胞。重要的是為了避免細胞破裂，離心過程必須相當柔和。細胞的破裂將釋放血紅素進入血漿，使膜的過濾過程以及隨后的設(shè)備清洗工作復(fù)雜化。如果沒有來自血紅素的紅色，這種血漿制品的質(zhì)量一般被認為是較低等的。角叉膠這種產(chǎn)品是在非常高的pH值下從海藻中分離出來的，含有高濃度的懸浮固體。角叉膠的分離一般都必須進行預(yù)過濾。大都在超濾前使用預(yù)涂助濾劑的過濾器。預(yù)過濾從去除一定數(shù)量的蛋白質(zhì)、色度以及懸浮固體開始。使用輔助過濾器、硅藻土并在超濾系統(tǒng)前使用一個保安過濾器是很有效的。如果發(fā)生輔助過濾器穿透，那么保安過濾器將阻塞，這樣可以減少膜過濾裝置的堵塞。一般過濾器的正?？讖绞?00μ。事實上，過濾結(jié)果會更好些，因為過濾器很快會堆積。但由于種種原因，要求更好的預(yù)過濾是不太實際或沒有必要的，因為：178。 在技術(shù)上完成更好的過濾幾乎是不可能的。178。 在行業(yè)中已運用多年。178。 由一個90mil平行物料隔層提供的流道相當于2200μ,是顆粒尺寸的10倍。如果被預(yù)過濾的液體pH接近于14，那一般用醋酸調(diào)節(jié)至8。若在超濾前沒有pH調(diào)節(jié)，膜的壽命將縮短，因為膜在非常高的pH下會變脆。事實上，在操作溫度高于80℃時情況將更加嚴重。角叉膠的粘性很高，因此作為預(yù)處理方式的一種，必須將產(chǎn)品溫度加熱至更高。陽離子一些物質(zhì)組分(如陽離子清潔劑)在許多情況下對膜通量是不利的，將導(dǎo)致通量顯著下降，有時至零。這樣唯一可行的預(yù)處理方式是加入足夠的陰離子化學藥劑，以中和陽離子物質(zhì)，一般可加入一些普通的清潔劑如十二醇磺基酸，這是一種普通且不太昂貴的產(chǎn)品。反沖洗裝置(CIP)使用的液體反沖洗裝置使用的液體在膜過濾中引起一些特殊的問題，因為它們的組分還不是非常清楚。CIP表示反沖洗裝置，這是在食品和奶制品加工廠中一個普通的過程設(shè)備清洗的程序。唯一可進行的預(yù)處理方法是凈化液體，這可以由許多類型的過濾器來完成。最常使用的是套筒式過濾器。它們給人印象最深的除了不能重復(fù)使用外還相當昂貴。因此另外一個相當有效的方法是在離心分離機中進行凈化。這類設(shè)備一般用于從牛奶中去除脂肪，但CIP液體必須得到有效凈化。由于離心分離機被用于許多食品和奶制品工廠，因此這類設(shè)備的可利用性是不容置疑的。有色物質(zhì)在食品中許多天然產(chǎn)生或人造染色材料在膜過濾中會產(chǎn)生問題，尤其是自然發(fā)生的有色物質(zhì)最嚴重。染色材料水溶性越好，越不容易引起問題。由于子啊許多場合顏色作為某些產(chǎn)品的重要的特性，因此不太可能去完成一個去除顏色的預(yù)處理，例如紅酒中的紅色。從一些食品加工過程的廢水處理案例中，絮凝取得了一些成功，通過絮凝可以在去除顏色的同時不破壞產(chǎn)品的質(zhì)量，但是棘手的是絮凝劑本身會污染膜。因此最好使用微量絮凝劑，同時在產(chǎn)品中殘留一部分顏色。這樣在大多數(shù)情況下可以確保產(chǎn)品不含無用的絮凝劑，而滲過液具有足夠好的質(zhì)量，但燃料沈淀可能引起很小的問題。有色物質(zhì)存在于許多食品與和食品相關(guān)的產(chǎn)品中，如生產(chǎn)豌豆和胡蘿卜的廢水中，糖制品的濃汁、果汁、啤酒中。一些其它的引起麻煩的有色物質(zhì)天然存在于fulvic和腐殖酸中。所有這些有色物質(zhì)在水中的溶解度都很低，在膜上容易發(fā)生沈淀。它們具有一個普遍的化學特性，在分子結(jié)構(gòu)中具有一個或多個苯環(huán)，使聚砜膜非常容易被污染。這是因為聚砜有許多芳香環(huán)，容易與有色物質(zhì)形成化學鍵，導(dǎo)致嚴重的、有時甚至是不可反轉(zhuǎn)的污染。在這類項目中，膜材料應(yīng)選擇纖維素、PVDF和其它的非芳香族聚合物。至今還沒一個好的，可以令人接受的去除有色物質(zhì)的預(yù)處理方法，這是一個需要我們?nèi)ソ鉀Q的問題。紡織品、染色廢水電抗染色、聚酰胺和聚酯染色。棉制品的染色時世界上最大的染色工作。近50％的染色工作都是用于棉制品的電抗染色，加上棉織品染色中的聚酰胺和聚酯染色，幾乎覆蓋了大多數(shù)的染色工作。其預(yù)處理方法非常簡單：過濾、去除纖維。通常使用常規(guī)的10～20μ的布袋過濾器就足夠了。而酵素的處理，如所謂的酵素的石洗，將導(dǎo)致纖維和纖維碎片更小，甚至可通過1μ的過濾器。這時需對常規(guī)過濾器作出改進或使用價廉的管式超濾膜。將排水從不同的染料鹵水和紡織染料生產(chǎn)排水中分離是一個比較好地想法。著這可以避免綜合出水的處理問題。在常規(guī)使用的納濾和反滲透膜前的預(yù)處理方式一般使用過濾即可。洗滌廢水相同部分同上。主要的區(qū)別在于，采用的膜過程是超濾。因為廢水中含有油，需要用過剩的清潔劑來乳化油。蛋制品卵黃系帶是從蛋黃延伸至蛋內(nèi)膜相反端的兩條白色的線。模過程被用于蛋白脫水，在進入膜系統(tǒng)前必須先去除卵黃系帶。這可以用常規(guī)的過濾方法完成，但并不容易。卵黃系帶由一個具有特色的回彈，它可以通過過濾器后又立即卷曲。因此為了不強迫卵黃系帶通過，過濾必須在一個較低的壓力下完成。阻止所有的卵黃系帶進入膜系統(tǒng)是不可能的，用日常的清洗很難去除，除了日常的堿洗外，一般在每周末采用含有大量可以消化卵黃系帶的蛋白酶的清潔劑進行系統(tǒng)浸泡，這樣可以較徹底的清洗系統(tǒng)。蛋殼一般較容易通過過濾去除。在處理蛋白時，通過加熱或剪切力引起蛋白質(zhì)改性才是真正危險的。泵或閥門的剪切力回很快地使溶解性蛋白質(zhì)變性并變成非溶解性的蛋白而污染所有膜系統(tǒng)。因此使用低速均質(zhì)類型的泵和正位移泵來解決剪切力的問題。在預(yù)處理中并不強求但也是有很大好處的。眾所周知，在膜過濾中蛋白的粘性也是一個麻煩?？梢酝ㄟ^發(fā)酵減少蛋白的粘性(同時去除葡萄糖)。葡萄糖的去除有助于避免隨后噴射烘干過程中的Mailaid反應(yīng)(布朗運動)。一般發(fā)酵需要10～20小時，而事實上在一個批式反滲透系統(tǒng)運行時就已完成。發(fā)酵的蛋白含有許多微生物，因此用反滲透來脫水看起來問題比較多。然而實驗顯示反滲透過程工作很好。由于在膜系統(tǒng)中必須避免微生物生長，因此看來唯一解決方法是同時進行發(fā)酵和反滲透。在這種情況下發(fā)酵并不會影響膜的功能。相反有助于減少產(chǎn)品的粘性，而且在室溫下，一種微生物種類的高速生長有助于減少其它種類的生長。纖維材料在大多的膜過濾系統(tǒng)中所有的纖維原料必須在進料中脫除。這通?？梢?用這一種常規(guī)的過濾方法來完成。短纖維是很討厭的而且很難脫除。極短的纖維在紡織、紙漿及造紙工業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)。唯一完整有效地脫除纖維的方法是采用超濾。這通常是作為最后的選擇來做研究－因為價格的關(guān)系。然而也不是所有的都是這樣。超濾的使用在沒有任何其它過濾的幫助下消除存在通道中的纖維，這使得整個系統(tǒng)的造價降低。果汁色素是一個通常的問題，而且在果汁分離中是一個新的挑戰(zhàn)。因為色素是產(chǎn)品的一個很重要的部分。所有我們只能設(shè)計很低通量的膜系統(tǒng)，而且膜材料是可用而且易清洗的。微粒并不是很復(fù)雜的問題?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的過濾及離心的方法來脫除。怎樣提高預(yù)過濾的可靠性及效率是唯一的問題。果膠質(zhì)及纖維素經(jīng)常在果汁中存在，而且數(shù)量是變化的。通常的經(jīng)驗是加果膠酶來凈化果汁，同時可以有效地防止膜系統(tǒng)的沈積物發(fā)生。加酶預(yù)處理并不是使膜系統(tǒng)運行的必要條件，但它實際上可以使膜通量加倍，從而使膜過程更加經(jīng)濟。人們嘗試用膜過濾來取代酶處理，但不成功。含乳膠的料液原則上預(yù)處理很簡單，在膜過濾前脫除所有乳膠。但實際上是很困難的。通常用離心的方法。但必須幾個小時就打開清洗。乳膠會堵塞卷式膜組件。因此含乳膠料液不能使用卷式組件。洗滌廢水當用膜過濾洗滌廢水時纖維是主要的問題，因為纖維、臟東西和清潔劑形成大而松散的絮體。一般使用各種常規(guī)的過濾器。經(jīng)驗表明20～40微米的過濾器可提供足夠好的預(yù)過濾效果，但更細密的過濾器可以延長膜的使用壽命。在膜系統(tǒng)中清潔劑很少引起麻煩，因為清潔用的清潔劑一般都是陰離子型的，而唯一的麻煩由軟化劑引起，因為它們是陽離子型的。唯一可行的預(yù)處理方法是確保這些含顆粒的水和洗滌操作中使用的其它物質(zhì)充分混合。這樣陽離子被有效中和后水中含有大量剩余的陰離子。在工業(yè)洗滌廢水中含有大量的油、脂肪和溶劑。最好的預(yù)處理方法是在洗滌前擠干溶劑。而唯一可行的預(yù)處理是確保有些剩余的清潔劑，這樣可使脂肪和油脂被乳化。加入過量的洗滌劑并不是浪費。因為這樣可以提高超濾系統(tǒng)的運行效率，同時洗滌劑進入透過液后可以重復(fù)使用。金屬加工業(yè)在機械加工，如切削和磨床中乳化油被大量使用。由于金屬顆粒比較重，能很快沈淀。因此沈降作用之后加常規(guī)過濾是唯一適合的預(yù)處理方法。在礦山和許多金屬的表面處理中廣泛使用礦物酸。例子如下：磷酸(H3PO4)用于鋁的表面處理。硫酸(H2SO4)用于銅銼的蝕刻。硫酸(H2SO4)用于大量的溶解過程。鹽酸(HCl)/氫氟酸(HF)/硝酸(HNO3)用于不銹鋼的表面處理。鹽酸用于鐵的清洗。常規(guī)的過濾是唯一可行和必要的預(yù)處理方法。乳制品行業(yè)毛發(fā)、青草和蒼蠅。在這里提起毛發(fā)、青草和蒼蠅似乎有些可笑，但在乳制品行業(yè)卻是一個非?，F(xiàn)實的問題。蒼蠅很容易去除，而毛發(fā)很難發(fā)現(xiàn)和去除。在處理稀釋原汁牛奶時，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)量驚人的奶牛的毛發(fā)和刷子的毛，同時還經(jīng)常有些青草。解決這些問題通常使用可以清洗和消毒的袋式過濾器，而且效果相當好。酪蛋白。在乳清中含有大量酪蛋白細小顆粒。通常使用可以自清洗的篩子去除較大的顆粒，而剩余的酪蛋白顆粒通常使用離心作用去除。如果離心機的運行效率很低，則通過膜系統(tǒng)處理乳清時，顆粒物也會有效減少。經(jīng)驗表明具有47mil流道的RO系統(tǒng)可以處理一定數(shù)量的通過酪蛋白過濾器的懸浮固體，這樣就不需要離心機了。牛奶、脂肪和phospholipids。%～%。 膜系統(tǒng)可以處理牛奶中的脂肪，%時可以運行得更好。在乳制品加工廠中，最常用的設(shè)備是使用離心機撇去牛奶中的脂肪。Phospholipids形成于脂肪球的表皮，因此非常討厭，它們需要用高pH和高溫來進行清洗。目前還沒有辦法將Phospholipids從牛奶和乳清中去除。巴氏殺菌法。毫不夸張地講在膜過濾前進行巴氏消毒已成為一個行業(yè)標準。巴氏消毒需要加熱至72℃并保持15～20秒，以后再冷卻至操作溫度。針對這個原則很少有例外。巴氏消毒的目的是減少細菌的活動能力，同時形成磷酸鈣結(jié)晶體(見有關(guān)磷酸鈣章節(jié))。如果沒有進行巴氏消毒，系統(tǒng)的性能會降低，同時由于乳酸的形成，在操作幾個小時后產(chǎn)品的pH會下降。PH的降低導(dǎo)致產(chǎn)品成為廢品。雖然巴氏消毒法已應(yīng)用了25年，為了減少投資和運行費用，目前已開始逐漸避免使用本方法了。如果要使不使用巴氏消毒的膜過濾取得成功，必須對運行設(shè)備進行非常深入細致的研究。磷酸鈣。磷酸鈣或者磷酸氫鈣存在于所有的乳制品中。溫度越高，磷酸鈣的溶解度越低。而麻煩的是許多乳制品的加工必須提高溫度，同時很難在膜過濾前從牛奶和乳清中去除磷酸鈣。預(yù)處理可以使沈淀的數(shù)量在可被接受的范圍內(nèi)，但也不能完全避免這種現(xiàn)象。一般的經(jīng)驗做法是在膜過濾前對乳制品進行巴氏消毒，即加熱至72℃并保持15～20秒,然后冷卻至操作溫度。如果不馬上冷卻，并且根據(jù)所謂的“熱保持”的方法，產(chǎn)品(大多數(shù)是甜奶酪)的溫度在55～60℃下保持一小時，那么將形成數(shù)量驚人的磷酸鈣微晶體，并沈淀。一部分晶體可以作為污泥排出，它們不會影響膜過程。相反有助于防止進一步沈淀在膜上。當膜系統(tǒng)產(chǎn)生濃縮，磷酸鈣的濃度超過其溶解度，那么已經(jīng)形成的晶體將繼續(xù)增長，這樣可以從大量的液體中脫除過量的磷酸鈣。這種方法可以和被許多其它行業(yè)熟知的晶體植種技術(shù)相比較。雖然并不完全有效，但也可以在清潔循環(huán)中操作20小時。變形蛋白。也是膜系統(tǒng)料液中的麻煩。微小的變形通常會降低溶解度，而徹底的變形會產(chǎn)生一種類似于煮硬的蛋白的物質(zhì)。還能溶解的輕微變性的蛋白不能通過預(yù)處理去除，因此會導(dǎo)致通量的降低，增