膜分離法裝置簡(jiǎn)單，操作容易，便于維修且分離率高，與常規(guī)水處理方法相比，具有占地面積小等特點(diǎn)。甘蔗糖蜜制酒精的成本低、利潤(rùn)大，但由于糖蜜發(fā)酵液精餾分離出酒精后的廢液中，色值及有機(jī)物含量高，給環(huán)境造成嚴(yán)重污染，利用酒精廢液生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)，是一種很好的解決糖蜜酒精廢水污染的方法。但是由于糖蜜酒精廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)時(shí)，糖蜜酒精廢水中的雜質(zhì)含量太高不利于糖蜜酒精廢水的單細(xì)胞培養(yǎng).據(jù)文獻(xiàn)介紹，采用膜技術(shù)的方法處理糖蜜酒精廢水廢液，可除去大量不利于發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的雜質(zhì)，有利于后續(xù)單細(xì)胞蛋白的培養(yǎng)提高有機(jī)物利用率，從而更好的處理糖蜜酒精廢水中的有機(jī)物。因此本文對(duì)酒精廢液進(jìn)行膜技術(shù)分離研究，探討膜技術(shù)過程的規(guī)律，通過對(duì)糖蜜酒精廢水分子量分布的研究,可以確定其水質(zhì)中可溶性有機(jī)物和不溶性有機(jī)物的組成情況和可生化性，掌握糖蜜廢水的成分，有利于更好的處理糖蜜酒精廢水，為實(shí)際應(yīng)用提供參考價(jià)值。 1 實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

糖蜜酒精廢水為糖蜜發(fā)酵液精餾分離出酒精后的廢液，廣西博慶糖廠; 膜片，上海原子核研究所;

1.2 試驗(yàn)裝置

如圖1所示實(shí)驗(yàn)所用的膜為直徑為80mm的膜片，材料分為PVDF——聚偏氟乙烯膜(Po ling lidenefluor ide) 和PES——聚醚砜(Po lye thersulfone)。磁力攪拌器可調(diào)恒轉(zhuǎn)速。杯式過濾器用高分子復(fù)合材料制成，可以承受4個(gè)大氣壓并且耐酸堿。

表1 膜材料明細(xì)表

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

在對(duì)糖蜜酒精廢液原液做膜分離時(shí)分別以兩個(gè)流程對(duì)照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟為圖2和圖3所示。在直接過濾時(shí)，由于水中含有一些大分子有機(jī)物，還有膠體和顆粒物質(zhì)，這些物質(zhì)在過濾時(shí)會(huì)形成濾餅層阻力和堵孔阻力，這些阻力的形成會(huì)使分離的糖蜜酒精廢水分子量比實(shí)際的糖蜜酒精廢水分子量有偏差，所以在直接過濾時(shí)的阻力會(huì)比逐層過濾時(shí)的阻力大并且濾速較慢。在逐層過濾和直接過濾的過程中都含有吸附阻力，吸附阻力是指過濾過程中比孔徑更小的顆粒在通過孔洞時(shí)被吸附到孔壁上阻礙濾液通過，所形成的阻力。

1.3.1膜的預(yù)處理

在膜技術(shù)使用前首先過濾膜進(jìn)行清洗。清洗的過程是將膜在水中浸泡24h后，再用水沖洗幾次，然后再用脫脂棉輕輕的將水吸干后立即使用。

1.3.2壓力調(diào)節(jié)

在過濾過程中，由于杯式過濾器中的液體不斷流出而減少,壓力也會(huì)隨之減小。這時(shí)小心調(diào)節(jié)減壓閥增大壓力，保證恒壓過濾。在過濾開始時(shí)，需要將壓力調(diào)至0.3M Pa，使被過濾液流出25mL。目的是將未使用過的膜壓的密實(shí)。然后將壓力調(diào)至0.2MPa，保證恒壓過濾的進(jìn)行。

1.3.3過濾操作

過濾前用水清洗杯式過濾器幾次，再用被過濾液進(jìn)行潤(rùn)洗。過濾過程中調(diào)節(jié)電磁攪拌器至100~ 150rpm，并保持恒速攪拌。此目的是: a.減小濃差極化帶來的阻力，使濾出液濃度均勻增加; b.使被濾液的流動(dòng)方向與過濾方向保持垂直從而形成錯(cuò)流,減慢濾餅層的形成并減小濾餅層阻力; c.對(duì)濾液進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 以COD表示原水的分子量分布

直接過濾和逐層過濾對(duì)糖蜜酒精廢水滲濾液分布的檢測(cè)結(jié)果如圖4和圖5所示。

 從圖4可知: (1)當(dāng)糖蜜酒精廢水原液直接通過0.45μm 的微濾膜時(shí)，有9.5%左右的COD被截留。而0.22μm 的微濾膜所截留的COD 為10% 左右，說明介于0.45μm 和0.22μm 大小的污染物很少。在糖蜜酒精廢水中0.45μm 的微濾膜主要截留了細(xì)菌和懸浮的顆粒。而0.22μm 的微濾膜所截留的是少量的細(xì)胞碎片、DNA和病毒。(2)在0.22μm 到10000Da分子量之間總共截留了1985.5m g /L COD的污染物，占到糖蜜酒精廢水滲濾液總COD 的20.8%。由于糖蜜酒精廢水中易降解機(jī)制己經(jīng)被糖蜜酒精廢水中的微生物所利用完全，所剩下的多為微生物的代謝產(chǎn)物、中間產(chǎn)物和難降解有機(jī)物。所以在0.22 μm到10000Da分子量的范圍內(nèi)所截留的COD中主要有細(xì)胞碎片、胞外酶、RNA和少量的腐殖酸。(3)圖4中可看出，小于10000Da 分子量的污染物占了絕大部分，而這部分主要是生化性能較好的有機(jī)物分子。在這個(gè)分子量范圍內(nèi)所截留的COD 為2597mg /L，占總COD的27.4%。所截留的污染物主要有棕黃酸、腐殖酸和脂肪酸。棕黃酸、腐殖酸和脂肪酸這三類物質(zhì)構(gòu)成了糖蜜酒精滲濾液中重要的污染物，同時(shí)這三類物質(zhì)降解的效果也關(guān)系到生化處理的成敗。

圖5是逐層過濾時(shí)糖蜜廢水COD變化關(guān)系。圖5中可以看出各級(jí)孔徑的膜切割后的糖蜜廢水變化成較均勻的臺(tái)階式分布。在實(shí)驗(yàn)的過程中也可明顯的觀察到，過濾時(shí)通量損失較慢,濾速也衰減得比較慢。由此可推斷在0.22μm 到10000Da分子量的范圍內(nèi)的污染物分子量分布比較均勻。此部分的COD 占總量的25%。經(jīng)過10000Da分子量膜的糖蜜廢水的濾出液COD值為6800mg 幾乎占糖蜜廢水原液COD含量的71.9%。

 對(duì)兩種不同流程的對(duì)比可知通過0.22μm 微濾膜和10000Da分子量的膜的COD 量誤差較小，而介于0.22μm 微濾膜和10000Da分子量的膜之間的膜則差別較大。但對(duì)于大于0.22μm和小于10000Da分子量的污染物COD的量?jī)山M實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同。由此可以確定，糖蜜酒精廢水滲濾液中分子量小于10000Da的COD污染物占總COD污染物的72%左右，說明糖蜜酒精廢水中的污染物分子量比較小，大部分為碳水化合物。

2.2 原水經(jīng)膜切割后色度的變化情況

圖6為逐層過濾糖蜜廢水原水各級(jí)的色度變化規(guī)律。糖蜜廢水的顏色是黑褐色的并且很混濁，這是因?yàn)樘敲劬凭珡U水經(jīng)過了厭氧反應(yīng)形成了一些硫化物所致。在試驗(yàn)的過程中可清楚地觀察到經(jīng)過0.45μm 和0.22μm 的微濾膜時(shí)糖蜜廢水由混濁變得澄清，顏色由黑褐色直接變?yōu)闇\褐色。再經(jīng)過140000Da 分子量超濾膜后，糖蜜廢水已經(jīng)完全澄清。從140000Da超濾膜逐級(jí)過濾最后到l0000Da超濾膜出水，糖蜜廢水的顏色最后變?yōu)榈�的黃褐色，而且水質(zhì)非常澄清。由顏色推斷其中應(yīng)該含有棕黃酸，因?yàn)檫@種顏色特征也符合棕黃酸的特性。在對(duì)經(jīng)過逐層切割分子量的糖蜜廢水的色度研究也同樣發(fā)現(xiàn)，水的顏色從深到淺變化，并且最后顯示了棕黃酸的顏色。

3 結(jié)論

(1)在以COD表示的原水的分子量分布實(shí)驗(yàn)中，糖蜜廢水原液直接過濾0.45μm 的微濾膜時(shí)有902.5mg /L的COD被過濾掉，占總COD 的9.5%。這部分被截留去除的污染物有細(xì)菌、懸浮的顆粒、菌膠團(tuán)和有機(jī)碎屑; 在0.22μm 到10000Da分子量之間總共截留了1164m g /L COD 的污染物，占到糖蜜廢水總COD的12.25%。在0.22μm 到10000Da分子量的范圍內(nèi)的污染物有病毒、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)、胞外酶、RNA、多聚糖和少量的腐殖酸。小于10000Da分子量的污染物COD的總量為6903.8m g /L，占總COD的77.7%。能透過分子量小于10000Da的膜的污染物有棕黃酸、腐殖酸、脂肪酸、氨墓酸和一些簡(jiǎn)單的糖類。此實(shí)驗(yàn)表明,糖蜜廢水中的污染物主要集中在小于10000Da 分在量的范圍內(nèi)，可溶性有機(jī)物含量很高，生化能力較強(qiáng)。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

(2)從色度的變化來看，經(jīng)過0.45μm 和0.22μm 的微濾膜時(shí)滲濾液由混濁變得澄清，顏色由黑褐色直接變?yōu)闇\褐色。再經(jīng)過140000Da 分子量超濾膜后，糖蜜廢水已經(jīng)完全澄清。從140000Da超濾膜逐級(jí)過濾最后到10000Da 超濾膜出水，糖蜜廢水的顏色最后變?yōu)榈�的黃褐色，而且水質(zhì)非常澄清。通過對(duì)污染物種類的分析，發(fā)現(xiàn)小于1000Da 分子量污染物所顯示的黃褐色是由棕黃酸類物質(zhì)引起的。