據(jù)膜科學(xué)與工程微信公眾平臺2017年11月1日訊 乳品廢水富含蛋白質(zhì)和乳糖等營養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略需求，從乳品廢水中回收營養(yǎng)物質(zhì)和水是未來廢水處理的發(fā)展方向。如今，膜技術(shù)，如納濾和反滲透等，在廢水回用中扮演著極其重要的角色，但膜污染和濃縮液的處理一直是阻礙其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。過程工程研究所萬印華研究員團隊針對上述關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，提出了基于納濾分離和發(fā)酵技術(shù)的集成工藝用于乳品廢水的資源化，并詳細(xì)研究了緊密型納濾膜物化性質(zhì)對分離性能的影響，為納濾技術(shù)在食品廢水資源化的工業(yè)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和工藝指導(dǎo)。
我們首先提出等電點沉淀-納濾-厭氧發(fā)酵集成工藝處理和資源化利用模擬乳品廢水。等電點沉淀可回收酪蛋白并大幅減輕納濾膜污染。相比直接采用乳品廢水進行發(fā)酵，以不含酪蛋白的納濾濃縮液為底物進行厭氧發(fā)酵，揮發(fā)性脂肪酸中乙酸與丁酸比例更高（pH更低，更適用于乳品廢水的等電點沉淀），生物燃?xì)庵袣錃獗壤?Chemical Engineering Journal, 2016，283： 476-485)?；谏鲜鼋Y(jié)果，進一步建立了等電點沉淀-超濾-納濾-乳酸發(fā)酵集成工藝回收模擬乳品廢水中水、酪蛋白、乳清蛋白以及發(fā)酵菌體與乳酸，以解決膜污染、污泥產(chǎn)生和濃縮液處理等難題。通過等電點沉淀和超濾預(yù)處理后，納濾膜污染明顯降低且濃縮倍數(shù)大幅提高。采用本試驗室自行篩選的菌株B. coagulans IPE22將不含蛋白質(zhì)的納濾濃縮液進行乳酸發(fā)酵，可得到更高濃度的乳酸和菌體（ChemicalEngineering Journal, 2017，313：1061-1070）。
最后系統(tǒng)研究了九種商品化納濾膜物化性質(zhì)與其分離性能的內(nèi)在聯(lián)系，實驗結(jié)果表明NF270（陶氏）、DF30（碧水源）和NF40-I（杭州水處理中心）三種納濾膜的乳糖截留率高、鹽截留率低、跨膜壓力低且?guī)缀醪淮嬖诓豢赡嫖廴荆m合處理乳品廢水。進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些納濾膜的孔徑與平均跨膜壓力對不可逆污染的影響可以忽略，而高粗糙度和高接觸角則會導(dǎo)致嚴(yán)重膜污染，表明該體系中主要污染機理是表面吸附，而不是膜孔堵塞（受孔徑大小影響）或凝膠層形成（受跨膜壓力影響）。我們還發(fā)現(xiàn)緊密型納濾膜對乳糖與電導(dǎo)率的截留均受空間位阻作用主導(dǎo)（Journal ofMembrane Science, 2018，547：51-63）。
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