超濾中水回用在食品廠的應(yīng)用分析

一、超濾技術(shù)概述

超濾是一種膜分離技術(shù)，它以分離膜為介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純或富集。超濾應(yīng)用孔徑為 1.0 - 20.0 nm（或更大）的超濾膜來截留蛋白質(zhì)、酶等分子量大于 500 的大分子及膠體，形成濃縮液，從而達(dá)到溶液的凈化、分離及濃縮的目的。其推動力是壓差，即在溶液側(cè)加壓，使溶劑透過膜而得到分離。

超濾膜技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。它的分離精度高，選擇性強(qiáng)，能夠精準(zhǔn)地分離不同大小的分子?？梢栽诔叵虏僮?，無相態(tài)變化，這對于一些對溫度敏感的物質(zhì)分離十分有利。而且操作壓力和能耗低，自動化程度高，污染小。不過，超濾技術(shù)也存在一定的不足，比如存在濃差極化和膜污染的問題，且超濾膜的壽命有限。目前用作超濾膜的材料主要有聚砜類、聚砜酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯、醋酸纖維素等，制成的超濾膜常見類型為中空纖維型濾膜或卷膜，超濾膜組件有卷式、膜盒式和中空纖維等。

二、食品廠用水特點(diǎn)及中水回用需求

食品廠的生產(chǎn)過程涉及眾多環(huán)節(jié)，用水量大且對水質(zhì)有不同要求。在原料清洗、設(shè)備沖洗、產(chǎn)品冷卻等環(huán)節(jié)都需要大量的水。不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對水質(zhì)的要求差異較大，例如在食品加工的某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要使用接近純凈水標(biāo)準(zhǔn)的水，而在一些輔助環(huán)節(jié)，如設(shè)備的初步?jīng)_洗、廠區(qū)的清潔等，對水質(zhì)的要求相對較低。

同時，食品廠產(chǎn)生的廢水具有一定的特點(diǎn)。部分生產(chǎn)廢水污染程度較低，例如飲料廠的一些清洗廢水，這類廢水經(jīng)過適當(dāng)處理后具有較高的回用價值。然而，如果直接將這些廢水排放，不僅會造成水資源的浪費(fèi)，還會增加污水處理的成本和環(huán)境壓力。因此，食品廠有強(qiáng)烈的中水回用需求，通過中水回用可以節(jié)約大量的市政自來水，降低生產(chǎn)成本，同時減少對環(huán)境的污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

三、超濾中水回用工藝在食品廠的應(yīng)用案例

以某飲料廠為例，采用流砂過濾器/超濾工藝處理污染程度低的部分生產(chǎn)廢水并進(jìn)行中水回用。該工藝先通過流砂過濾器對廢水進(jìn)行初步處理，去除其中的較大顆粒雜質(zhì)等。砂濾出水符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920 - 2002）標(biāo)準(zhǔn)，可回用于廠區(qū)綠化、景觀、洗車、沖廁等非生產(chǎn)用水。然后，經(jīng)過超濾處理后的出水接近自來水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可回用于生產(chǎn)用水。該項(xiàng)目經(jīng)過近一年的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定，可節(jié)約市政自來水量為 1880 m3/d，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

這個案例充分展示了超濾中水回用工藝在食品廠的可行性和有效性。它不僅解決了飲料廠部分廢水的處理和回用問題，還為其他食品廠提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，證明了超濾中水回用工藝在食品廠具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、超濾中水回用在食品廠不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

原料清洗環(huán)節(jié)

在原料清洗過程中，通常會使用大量的水。超濾中水回用處理后的水可以用于初步的原料清洗。雖然這一環(huán)節(jié)對水質(zhì)要求相對不是特別高，但使用經(jīng)過超濾處理的中水可以有效去除水中的雜質(zhì)、懸浮物等，避免原料受到二次污染。而且相比于直接使用自來水，使用中水可以降低生產(chǎn)成本。例如，在蔬菜清洗過程中，使用超濾中水可以保證蔬菜表面的清潔度，同時減少水資源的浪費(fèi)。

設(shè)備沖洗環(huán)節(jié)

食品廠的生產(chǎn)設(shè)備需要定期進(jìn)行沖洗，以保證設(shè)備的衛(wèi)生和正常運(yùn)行。超濾中水可以用于設(shè)備的初步?jīng)_洗和一般性沖洗。對于一些對衛(wèi)生要求不是極高的設(shè)備，如儲存罐的外部沖洗、運(yùn)輸管道的初步清洗等，使用中水能夠滿足沖洗的基本要求。這樣既可以節(jié)約大量的自來水，又能保證設(shè)備的清潔程度。在沖洗過程中，中水可以帶走設(shè)備表面的污垢和雜質(zhì)，防止污垢積累影響設(shè)備性能。

生產(chǎn)用水環(huán)節(jié)

對于一些對水質(zhì)要求較高的生產(chǎn)用水環(huán)節(jié)，如飲料的調(diào)配用水、乳制品的生產(chǎn)用水等，經(jīng)過超濾處理后接近自來水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的中水可以部分替代自來水使用。超濾技術(shù)能夠有效去除水中的細(xì)菌、病毒、大分子有機(jī)物等有害物質(zhì)，保證生產(chǎn)用水的質(zhì)量。通過使用超濾中水，可以在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低生產(chǎn)用水成本。例如，在飲料生產(chǎn)中，使用超濾中水調(diào)配飲料，可以保證飲料的口感和品質(zhì)，同時減少對市政自來水的依賴。

五、超濾中水回用在食品廠應(yīng)用的優(yōu)勢

分離性能好

超濾膜具有非常好的分離性能，尤其是在乳制品或是乳糖的分離過程中，能充分發(fā)揮其性能。在食品廠的生產(chǎn)中，對于一些需要分離不同成分的工藝，超濾中水回用系統(tǒng)可以高效地實(shí)現(xiàn)分離。例如在乳制品生產(chǎn)中，可以通過超濾技術(shù)將牛奶中的蛋白質(zhì)、乳糖等成分進(jìn)行分離和提純，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和純度。同時，超濾膜在去除細(xì)菌及病毒方面也具有良好的效果，能夠保證中水的衛(wèi)生安全，滿足食品廠對用水衛(wèi)生的嚴(yán)格要求。

節(jié)約水資源

食品廠是用水大戶，通過超濾中水回用，將部分生產(chǎn)廢水處理后重新利用，可以大大減少對市政自來水的依賴。如前面提到的飲料廠案例，每天可節(jié)約大量的市政自來水量。這不僅有助于緩解水資源緊張的問題，還能降低食品廠的用水成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)境友好

減少廢水排放是超濾中水回用在食品廠應(yīng)用的一個重要優(yōu)勢。將處理后的中水回用，減少了直接排放到環(huán)境中的廢水量，降低了對水體和土壤的污染風(fēng)險(xiǎn)。同時，減少了污水處理廠的處理負(fù)荷，對環(huán)境保護(hù)起到了積極的作用。而且，超濾技術(shù)本身具有操作壓力和能耗低、污染小的特點(diǎn)，符合綠色生產(chǎn)的理念。

六、超濾中水回用在食品廠應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)及對策

膜污染問題

超濾過程中存在膜污染的問題，這會導(dǎo)致膜的通量下降，影響處理效果和設(shè)備的使用壽命。膜污染主要是由于廢水中的有機(jī)物、微生物、膠體等物質(zhì)在膜表面和膜孔內(nèi)吸附、沉積造成的。為了解決膜污染問題，可以采取定期清洗膜的措施，包括物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗如反沖洗、氣水混合沖洗等，可以去除膜表面的大部分污垢；化學(xué)清洗則使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑，如酸、堿、氧化劑等，來去除頑固的污染物。同時，優(yōu)化預(yù)處理工藝，提高進(jìn)水水質(zhì)，減少進(jìn)入超濾系統(tǒng)的污染物含量，也可以有效減輕膜污染。

成本問題

超濾中水回用系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行需要一定的成本，包括設(shè)備采購、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等費(fèi)用。對于一些小型食品廠來說，可能難以承受較高的初始投資。為了降低成本，可以選擇性價比高的超濾設(shè)備和膜材料。在運(yùn)行過程中，合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低能耗和藥劑消耗。此外，政府可以出臺相關(guān)的扶持政策，如給予企業(yè)補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等，鼓勵食品廠采用超濾中水回用技術(shù)。

水質(zhì)穩(wěn)定性問題

中水的水質(zhì)可能會受到多種因素的影響，如生產(chǎn)廢水的水質(zhì)波動、處理工藝的穩(wěn)定性等，導(dǎo)致回用中水的水質(zhì)不穩(wěn)定。這可能會對食品廠的生產(chǎn)造成一定的影響。為了保證水質(zhì)穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)對進(jìn)水水質(zhì)的監(jiān)測和控制，及時調(diào)整處理工藝參數(shù)。同時，建立完善的水質(zhì)檢測體系，對回用中水的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常，及時采取措施進(jìn)行調(diào)整和處理。

綜上所述，超濾中水回用在食品廠具有廣闊的應(yīng)用前景，雖然面臨一些挑戰(zhàn)，但通過采取有效的對策，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。