用于处理乳清脱盐废水的方法

技术领域

本发明涉及处理脱盐废水的领域，更特别涉及再循环这种废水，并且涉及用于脱盐乳清并处理所产生的废水的方法，以及适用于实施该方法的设施。

背景技术

乳清是牛奶凝结产生的液体，所述凝结是由酪蛋白(牛奶中的主要蛋白质)变性引起的。有两种凝结类型，每种凝结导致两种不同类型的乳清。实际上，取决于凝结是乳酸凝结还是凝乳酶凝结，获得的乳清分别称为酸乳清或甜乳清。乳清也称为干酪乳清或干酪副产物。

乳清增值长期以来一直代表着经济和生态问题。实际上，尽管乳清的组成很吸引人，但其化学需氧量(COD)为50g/L-70g/L，这使其成为无法被释放到环境中的污染性有机产品，并且因为其高度稀释的性质而运输昂贵(干提取物5-6％)。

这就是为什么随着时间的推移出现了增值途径，特别是通过脱盐过程使得可以获得脱盐乳清。

如今，脱盐乳清(液体或粉末)是婴儿和饮食产品的主要成分，特别是母乳的乳替代品。脱盐乳清还具有其他应用，例如作为糖果-巧克力生产中或复原乳制造中脱脂乳的替代成分。

可以考虑采用不同的技术进行乳清脱盐，特别是超滤、反渗透、纳滤、电渗析和离子交换。由于前三种技术过于局限，因此只有后两种技术才在工业规模上得到了实际应用。因此，当今最有效的用于乳清脱盐方法涉及电渗析和离子交换，它们可以单独应用或组合应用。

电渗析是一种电化学技术，其通过在电场的影响下通过选择性渗透阳离子和阴离子的膜进行迁移，使得可以从溶液中选择性去除离子盐。根据该技术，乳清中溶液中的离子盐在电场的作用下通过选择性地可渗透阳离子和阴离子的膜进行迁移，并以脱盐废水或盐水的形式被消除。

离子交换是一种基于存在于固相和液相之间的离子平衡原理的技术，并且涉及吸收和排斥现象。因此，根据该技术，使用了作为固相的树脂和作为液相的待脱盐的乳清之间的离子平衡，离子在饱和阶段被相同性质的树脂吸收，然后使树脂再生。

但是，在工业规模上，乳清脱盐方法产生非常大量的废水，特别是盐废水。

在减少工艺对环境的影响的背景下，对这些废水的管理提出了至关重要的问题。这种液体废物属于特殊工业废物(SIW)类别，表现出处理困难，这导致制造商特别依赖于专门从事此类废物管理的外部公司。

这种实践具有一些优点，但确实会带来一些问题。除了与处理成本相关的纯粹的经济因素外，这些废水的存储和运输对环境构成了重大风险。此外，生产场所外的处理禁止任何再循环。

另外，盐的存在极大降低了为将这些脱盐废水排放到室外环境而进行的处理如生物或物理化学处理的有效性。

制造商实施的另一种解决方案是将废水发送到废物处理厂。但是，这种做法也带来了成本问题和环境问题。

因此，需要开发允许处理全部或部分脱盐废水的方法，以限制环境影响并降低与这些废水的运输和储存有关的风险和成本。

因此，本发明的目的是提供一种允许处理脱盐废水以减少其对环境的影响的方法。有利的是，这种处理可以回收一部分盐水，从而导致降低了乳清脱盐方法的运行成本。

申请人的功劳是发现该目的可以通过可在工业乳清脱盐场所直接实施的特定处理方法来实现。

发明内容

本发明的第一目的涉及用于处理乳清脱盐废水的方法。

因此，本发明的一个目的是用于处理乳清脱盐废水的方法，其包括以下步骤：

i)提供乳清脱盐废水，

ii)通过反渗透处理步骤i)中回收的所述废水，以获得反渗透渗出物和渗余物，

iii)将所述反渗透渗余物中和至pH为6-9，

iv)通过纳滤处理所述中和的反渗透渗余物，以获得主要包含单价离子的纳滤渗出物和主要包含二价离子的纳滤渗余物，

v)用双极膜通过电渗析处理步骤iv)中获得的所述纳滤渗出物，以分离出至少一种酸性溶液和至少一种碱性溶液。

因此，该方法的第一步在于步骤i)：提供乳清脱盐废水。

为本发明之目的，术语“脱盐废水”是指在乳清脱盐期间获得的液体残余物，而不是脱盐乳清。因此，它可以是由于通过电渗析和/或通过离子交换使乳清脱盐而产生的废水。

根据一个具体实施方案，这些是由于通过电渗析使乳清脱盐而产生的废水，所述废水也被称为盐水。

根据本发明的方法的步骤ii)在于通过反渗透处理在步骤i)中提供的废水，以获得反渗透渗出物和渗余物。

反渗透是本领域技术人员已知的方法，其允许在压力梯度的作用下透过半选择性膜通过渗透而在液相中进行分离。流动与膜相切地连续发生。一部分待处理的废水在膜上分为两个不同浓度的部分：通过膜的渗出物和不通过膜且包含通过膜保留的分子或颗粒的渗余物。

因此，根据本发明的方法的步骤ii)使得可以经由一方面产生渗余物，另一方面产生渗出物来浓缩来自乳清脱盐的废水。

可以进行反渗透步骤，直至在渗余物中获得3-5的浓缩系数(CF)。优选地，可以进行反渗透，直至在渗余物中获得大约等于4的CF。

所获得的反渗透渗余物的灰分含量可以为3％-7％，优选4％-6％。为了本发明的目的，术语“灰分”应理解为是指由渗余物的干物质焚化产生的产物。根据本发明，灰分含量根据标准NF 04-208测定。

然后，该方法包括步骤iii)：将反渗透渗余物中和至pH为6-9。中和例如可以独立通过氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙或其混合物的溶液来进行。

在该步骤的第一变形中，将反渗透渗余物中和至pH为6.5-9。根据该变形，渗余物的中和导致形成磷酸二钙和三钙，其以晶体形式沉淀。实际上，发明人已经观察到，从pH6.5开始，无论用于中和的碱性溶液如何，都会获得沉淀物。然后，可以有利地实施机械分离步骤以去除磷酸二钙和三钙的沉淀物，从而减少在随后的纳滤步骤中膜的结垢和变质。机械分离步骤根据本领域技术人员已知的方法通过使用倾析器或离心机进行，然后将上清液用于本发明方法的其余部分。

在该步骤的第二变形中，将反渗透渗余物中和至pH为6-6.4，然后无需进行机械分离步骤，因为磷酸盐主要呈可溶性的单钙和二钙形式，从外观上看仍然是可溶的。

然后，该方法的第四步iv)在于通过纳滤处理来自乳清脱盐废水的中和的反渗透渗余物，以将一价离子与二价离子分离，并也去除大部分残留有机物，例如有机酸、肽、氨基酸、或甚至乳糖。

纳滤也是本领域技术人员已知的技术。这是一种经由使用半渗透膜分离液体中包含的化合物的方法，该膜的孔径可以例如为1-10nm。

根据该处理方法的步骤iv)，通过纳滤处理步骤iii)中获得的中和的渗余物，以获得主要包含单价离子的纳滤渗出物和主要包含二价离子的纳滤渗余物。

可以进行纳滤步骤，直至在渗余物中获得2-4的浓缩系数(CF)。优选地，可以进行纳滤，直至在渗余物中获得大约等于3的浓缩系数(CF)。

根据一个具体实施方案，包含二价离子的渗余物有利地在动物饲料中重复使用。

最后，该方法的第五步骤v)在于用双极膜通过电渗析处理步骤iv)中获得的主要包含单价离子的纳滤渗出物，以获得至少一种酸性溶液和至少一种碱性溶液。

用双极膜进行电渗析或双极电渗析是本领域技术人员已知的技术，与常规电渗析不同，它使得可以解离溶液中所含的H

进行该双极电渗析步骤，直至获得0.2mS/cm-1.2mS/cm的渗透电导率。

因此，根据本发明的方法使得可以处理脱盐废水，特别是获得可以有利地用于其他工业应用的酸性和碱性溶液。

本发明的第二目的涉及用于脱盐乳清并处理产生的废水的方法，其包括以下步骤：

a)提供乳清，

b)将所述乳清酸化至pH为2.0-3.5，

c)电渗析所述酸化的乳清，

d)回收来自步骤c)的电渗析盐水并实施根据本发明所述的用于处理脱盐废水的方法，步骤i)中的所述脱盐废水是所述电渗析盐水。

根据本发明，乳清可以是甜乳清或酸乳清。

在本发明的上下文中，酸乳清可以是经由乳酸菌代谢引起的酸化作用使牛奶凝结而获得的液体。一般来说，酸乳清的组成如下：

-乳糖：4.0-5.0％

-蛋白质：0.6-0.7％

-矿物盐(主要是Na

-脂肪：0.05-0.1％

-干物质含量(总干提取物)：5.3-6.0％

-酸度：pH 4.3-4.6。

在本发明的上下文中，术语甜乳清表示在干酪的制造过程中通过凝乳酶凝结酪蛋白后获得的液体。如上所述，甜乳清是奶酪行业已知的副产品。一般来说，甜乳清的组成如下：

-乳糖：4.0-5.0％

-蛋白质：0.6-0.8％

-矿物盐(主要是Na

-脂肪：0.2-0.4％

-干物质含量(总干提取物)：5.3-6.6％

-酸度：pH 5.9-6.5。

根据一个优选实施方案，提供的乳清是甜乳清。根据该实施方案，甜乳清可以是未处理形式或浓缩形式。同样，它也可以是由乳清粉重构而成的乳清。

根据该优选实施方案的变体，甜乳清是浓缩的甜乳清，有利地在中等加热条件下通过加热进行浓缩，直至获得18％-25％的干提取物。优选地，甜乳清具有18-23％的干提取物，更特别地约20％的干提取物。乳清还可以通过其电导率特性和灰分含量来定义。根据该实施方案，提供的浓缩乳清在20℃下的电导率Ω为13.5-14.5mS/cm，并且灰分为7.8-8.4％。

该方法的步骤b)在于酸化所提供的乳清。进行酸化以降低乳清的pH并将其保持为2.0-3.5的值。优选地，乳清的pH降低至并保持为2.5-3.2的值，并且更优选地为大约等于3的值。酸化可通过本领域技术人员已知的方法进行，例如诸如使用盐酸(HCl)溶液。

乳清的这种酸化提供多个优点，特别是对于电渗析的效率。一方面，因为低pH促进乳清中存在的二价和三价盐的离子化，因而提高了效率，并且例如增加了钙或镁的利用率。另一方面，这使得可以降低乳清的粘度并导致离子更好地通过电渗析膜。结果，减少了膜的结垢并增加了它们的使用寿命。另外，将乳清保持为2-3.5的pH使得可以通过在高温巴氏灭菌步骤期间防止它们的絮凝和变性来确保血清蛋白的热稳定性。对于保持脱盐乳清的营养品质，这一点特别重要。有利地，酸pH还防止在脱盐操作期间的任何细菌生长。

最后，在脱盐过程中保持本发明的酸性条件也是有利的，因为它使得可以减少水和化学品的消耗。

根据一个具体实施方案，该方法还可以包括在脱盐步骤c)之前对酸化的乳清进行巴氏灭菌的步骤b')。巴氏灭菌使得可以显著减少乳清中存在的微生物数量，特别是消除最具抵抗力的细菌，诸如形成孢子和耐热的细菌，而又不会改变蛋白质。该巴氏灭菌步骤在90℃-125℃的温度下进行5秒-30分钟的时间。

接下来，用于脱盐乳清并处理产物的方法的步骤c)包括电渗析酸化的乳清以产生稀释物和浓缩物的步骤。

稀释液对应于脱盐的乳清，而浓缩物是指浓盐溶液，也称为脱盐废水或盐水。

根据该步骤的电渗析(称为常规电渗析)是本领域技术人员已知的技术，其可以例如如图1所示进行。电渗析器包括通过膜彼此分隔的隔室，所述膜交替地是阴离子和阳离子的。第一隔室包含待脱盐的乳清，而第二隔室包含pH为1.5-3.5的酸化水。在电渗析器的每一端借助于电极的电场作用的过程中，阳离子通过穿过阳离子膜而离开第一隔室，并被阴离子膜保持在第二隔室中。阴离子还通过在阴离子膜的方向上迁移而离开第一隔室，并被阳离子膜阻挡。因此，第一隔室的溶解盐浓度降低，而第二隔室的溶解盐浓度升高。一个隔室被稀释，另一个被浓缩，下一个被稀释，另一个被浓缩，依此类推。

该电渗析步骤可以在30℃-60℃的温度下进行，优选在35℃-55℃的温度下，更优选在40℃-50℃的温度下进行。例如，该电渗析步骤可以在约45℃的温度下进行。

进行电渗析步骤，直至达到所需的脱盐水平，即对于该步骤，脱盐水平为至少70％、至少75％、至少80％、至少85％，并且更特别地为约90％。优选地，进行电渗析以获得约90％的脱盐水平。

表述“脱盐水平”表示从乳清中去除的矿物盐量(指初始乳清中矿物盐与脱盐乳清中残留量之差)与初始乳清中矿物盐量之比，以相同的干物质百分比计。

本领域技术人员可以通过电导率评估乳清的脱盐水平。另外，脱盐乳清的灰分含量也可以指示所达到的脱盐水平。为了本发明的目的，术语“灰分”应理解为是指由乳清干物质焚化产生的产物。根据本发明，灰分含量根据标准NF 04-208确定。

因此，可以进行电渗析步骤，以获得酸化并浓缩至20％干提取物的电导率为2.0-3.0mS/cm，和/或灰分含量为2.2-2.6％/干提取物(其相当于约70％的脱盐水平)的乳清。

根据一个具体实施方案，进行电渗析以获得浓缩至20％干提取物的电导率为1.0-1.5mS/cm，和/或灰分含量为0.6-1.2％/干提取物(其相当于约90％的脱盐水平)的乳清。为此，当在电渗析过程中酸化的乳清的电导率达到2.0-3.0mS/cm时，必须暂停后者，同时将乳清中和至pH为6-7。然后，恢复电渗析直至目标电导率为1.0-1.5mS/cm。

根据一个具体实施方案，用于脱盐乳清并处理所产生的废水的方法包括回收脱盐乳清的步骤e)。

然后，回收根据步骤c)由此产生的来自电渗析的盐水，并将其用于根据本发明的如上文所定义的用于处理脱盐废水的方法中。

因此，所述回收盐水是步骤i)中提供的乳清脱盐废水。总而言之，用于脱盐乳清并处理产生的废水的方法包括以下步骤：

a)提供乳清，

b)将所述乳清酸化至2.0-3.5的pH，

c)电渗析所述酸化的乳清，

d)回收来自步骤c)的电渗析盐水并实施用于处理脱盐废水的方法，所述方法包括以下步骤:

ii)通过反渗透处理所述电渗析盐水，以获得反渗透渗出物和渗余物，

iii)将所述反渗透渗余物中和至pH为6-9，

iv)通过纳滤处理所述中和的反渗透渗余物，以获得主要包含单价离子的纳滤渗出物和主要包含二价离子的纳滤渗余物，

v)用双极膜通过电渗析处理步骤iv)中获得的所述纳滤渗出物，以分离出至少一种酸性溶液和至少一种碱性溶液。

根据一个特别有利的实施方案，用于脱盐乳清并处理废水的方法还包括以下步骤：再循环全部或部分的来自步骤ii)的反渗透渗出物，作为用于步骤c)的电渗析所述酸化的乳清或甜乳清的处理用水。

根据另一个特别有利的实施方案，所述用于脱盐乳清并处理废水的方法还包括以下步骤：再循环全部或部分的根据步骤v)用双极膜进行电渗析后将其分离出来的酸性溶液，用于根据步骤b)酸化所述乳清。

根据另一个特别有利的实施方案，所述用于乳清脱盐并处理废水的方法还包括以下步骤：再循环全部的或部分的根据步骤v)用双极膜进行电渗析后将其分离出来的碱性溶液，用于根据步骤iii)中和所述反渗透渗余物和/或中和所述电渗析步骤c)中产生的脱盐乳清。

为了本发明的目的，表述“处理用水”被认为与术语“盐水”同义，除非上下文清楚地表明不是这种情况。

如前所述，通过乳清脱盐以工业规模生产的盐水量非常大。因此，根据本发明的方法使得可以处理这些废水，以限制它们对环境的影响，并产生可以在乳清脱盐过程中直接使用的溶液。有利地，由于部分电渗析处理用水来自处理产生的废水，因此这还可以降低乳清脱盐的成本。根据本发明的方法使得可以减少输送到废物处理厂的废水的总量。

本发明的第三目的涉及一种适于实施根据本发明的如上所定义的用于脱盐乳清并处理废水的方法的设施。

因此，该设施包括：

-第一电渗析(ED)装置，其包括旨在接收乳清的第一入口(11)、旨在接收处理用水的第二入口(12)、用于脱盐乳清的第一出口(13)和用于脱盐废水的第二出口(14)，

-废水处理系统，其包括：

-反渗透装置，其包括连接至所述电渗析装置的第二出口的用于脱盐废水的第一入口、用于反渗透渗出物的第一出口和用于反渗透渗余物的第二出口，

-中和装置，其包括连接至所述反渗透装置的第二出口的用于反渗透渗余物的第一入口、用于中和溶液的第二入口和用于中和的反渗透渗余物的出口，

-纳滤装置，其包括直接连接至或经由机械分离装置间接连接至所述中和装置的出口的用于中和的反渗透渗余物的入口、用于中和的纳滤渗余物的第一出口和用于纳滤渗出物的第二出口，

-具有双极膜的第二电渗析装置，其具有用于纳滤渗出物并连接至所述纳滤装置的第二出口的入口、用于酸性溶液的第一出口、用于碱性溶液的第二出口，

所述废水处理系统包括全部的或部分的以下再循环装置：

-将用于所述反渗透装置的反渗透渗出物的第一出口与所述第一电渗析装置的第二入口连接的装置，和/或

-将用于具有双极膜的所述第二电渗析装置的酸性溶液的第一出口与所述第一电渗析装置的第二入口连接的装置，和/或

-将用于双极膜上的所述第二电渗析装置的碱性溶液的第二出口与用于所述中和装置的中和溶液的第二入口和/或用于所述第一电渗析装置的脱盐乳清的第一出口连接的装置。

该第一电渗析装置使得可以实施根据本发明的方法的步骤c)，以将乳清脱盐至所需的脱盐水平。该装置包括旨在接收乳清的第一入口、旨在接收处理用水的溶液的第二入口、用于脱盐乳清的第一出口和用于盐水或脱盐废水的第二出口。该处理用水是用于供给电渗析器的水。在电渗析结束时，该水构成了上述的脱盐废水。

根据本发明的设施还包括处理系统，该处理系统通过使用一系列装置来处理由乳清脱盐产生的盐水。

因此，处理系统包括反渗透装置。该装置使得可以实施根据本发明的方法的步骤ii)，以从盐水中产生反渗透渗出物和反渗透渗余物。反渗透装置包括连接至电渗析装置的第二出口的用于脱盐废水的第一入口、用于反渗透渗出物的第一出口和连接至中和装置的用于反渗透渗余物的第二出口。

中和装置使得可以实施根据本发明的方法的步骤iii)，并且可以在通过纳滤装置处理反渗透渗余物之前中和反渗透渗余物。该装置包括连接至反渗透装置的第二出口的用于反渗透渗余物的第一入口、用于中和溶液的第二入口以及用于中和的反渗透渗余物的出口，所述出口被连接至纳滤装置或机械分离装置。

该中和装置使得可以将反渗透渗余物的pH从6中和至9。在将pH从6中和至6.4的情况下，中和装置的出口可以直接连接至纳滤装置的第一入口。但是，在将pH从6.5中和至9的情况下，中和装置的出口连接至机械分离装置，以从渗余物中去除磷酸三钙沉淀。

因此，机械分离装置包括用于中和的反渗透渗余物的入口和用于分离不含磷酸三钙的上清液的出口。然后，将机械分离装置的出口连接至纳滤装置的入口。

纳米过滤装置使得可以实施根据本发明的处理方法的步骤iv)，以获得主要包含单价离子的纳米过滤渗出物和主要包含二价离子的纳米过滤渗余物。该装置包括直接连接至中和装置的出口或机械分离装置的出口的用于中和的反渗透渗余物的入口、用于中和的纳滤渗余物的第一出口和用于纳滤渗出物的第二出口。

最后，处理系统包括具有双极膜的电渗析装置，使得可以实施根据本发明的方法的步骤v)。该设备与第一电渗析设备相似，不同之处在于它还包含双极膜，并因此使得由于H

根据本发明的设施是特别有利的，因为处理系统还包括一个或多个再循环装置。实际上，第一再循环装置可以将反渗透装置的第一出口与第一电渗析装置的第二入口连接。因此，该第一再循环装置使得可以回收全部或部分的由反渗透装置产生的反渗透渗出物，作为电渗析装置中的处理用水。

第二再循环装置可以将具有双极膜的电渗析装置的第一出口与第一电渗析装置的第二入口连接。因此，该第二装置使得可以回收全部或部分的用双极性膜通过电渗析装置产生的酸性溶液，以根据步骤b)的用于乳清脱盐和处理废水的方法酸化乳清。

最后，第三再循环装置可以将具有双极膜的电渗析装置的第二出口与中和装置的第二入口和/或第一电渗析装置的用于脱盐乳清的第一出口连接。该第三装置使得可以回收全部或部分的通过具有双极膜的电渗析装置产生的碱性溶液，用于中和中和装置中的反渗透渗余物和/或用于在脱盐结束时中和乳清。

借助于以下实施例将更好地理解本发明，这些实施例仅是示例性的，绝不限制本发明的保护范围。

具体实施方式

该实施例的目的是实施根据本发明的用于处理脱盐废水的方法。

根据该实施例处理的废水是盐水，该盐水从甜乳清的脱盐得到，该甜乳清的离子浓度和特性归纳在下表1中：

回收的盐水的pH值为2.4，离子浓度如下表1.2所示：

根据本发明方法的步骤b)，通过反渗透处理甜乳清脱盐后获得的盐水。从40L盐水开始进行反渗透，直至在渗余物中获得等于4的浓缩系数(CF)。渗余物中的最终体积为10L，并且渗出物的最终体积为30L。

下表1.3列出了反渗透的特征：

表1.3

在下表1.4中列出了在不同的CF下以及直至目标CF的情况下测量的渗余物中的COD、干提取物百分比、灰分含量、pH以及各种离子的浓度(mg/100g)：

表1.4

在相同条件下，该反渗透步骤再重复两次，以获得额外的20升渗余物，从而使所获得的反渗透渗余物的总体积达到30升。

然后，将反渗透渗余物在20℃下用40％(按重量计)NaOH溶液中和至pH 7，并形成磷酸三钙沉淀。

然后，将30升反渗透渗余物倾析12小时，得到21升上清液。然后，将21L的上清液进行纳滤。

进行纳滤，直至在纳滤渗透物中获得等于3的浓缩系数为止。纳滤的特征如下：

表1.5

纳滤21L上清液使得可以获得14L仅包含单价离子(诸如K

测量了渗出物中的COD、干提取物百分比、灰分含量(％)、pH以及各种离子的浓度(mg/100g)，并在下表1.6中列出：

表1.6

然后，用双极膜通过电渗析处理纳滤渗透物。在此实施例中，处理分为两个步骤进行。

第一步开始于进料隔室中7L的渗出物、酸隔室中5L的水和碱隔室中5L的水。

开始电渗析以将渗出物的电导率(最初等于50mS/cm)降低到低于0.5mS/cm的值。

一旦达到0.5mS/cm的电导率，用进料隔室中7升新的渗透液进行第二步。但是，为了使它们进一步浓缩，所产生的酸和碱没有改变。进料的电导率目标与第一步相同。

在电渗析结束时，渗出物的最终测量电导率为1.1mS/cm，酸性溶液的浓度等于1.08mol/L，并且碱性溶液的浓度为0.87mol/L。

渗出物的电导率值在下表1.7中给出：

表1.7

以下是在步骤1和步骤2结束时获得的酸性溶液和碱性溶液中的浓度：

表1.8

最后，下表1.9显示了每个步骤结束时酸性和碱性溶液的矿物质组成(mg/100g液体)：

表1.9

在双极电渗析结束时，碱性溶液中钾和钠的浓度之间的摩尔比为49/51(K/Na)。因此，所产生的碱似乎是由钾盐和苏打以50/50摩尔比组成的碱性溶液。

因此，根据本发明的方法使得可以处理由乳清脱盐得到的盐水，以便特别地获得酸性和碱性溶液，其可以再用于其他应用。

使用与实施例1中不同的乳清，该实施例的目的是实施根据本发明的用于脱盐乳清并处理所产生的废水的方法。

用于脱盐的甜乳清具有以下表2.1中列出的离子浓度和特性：

表2.1

然后，在脱盐开始时，用实施例1中产生的酸性溶液将甜乳清酸化至pH 3。

从19.7L的乳清开始，进行第一电渗析步骤，直至获得约3mS/cm的乳清电导率。

然后，用实施例1中产生的碱性溶液将乳清中和至pH 6.2，然后进行第二次电渗析步骤，直至乳清的电导率降低至约1.6mS/cm。

下表2.2中列出了电渗析(ED)开始和结束时乳清中的离子浓度(mg/l00g干提取物)：

表2.2

电渗析器的盐水回路最初包含20L处理用水，其在两个电渗析步骤之间不变。在电渗析结束时，将盐水回收，pH值为2.4。

在电渗析开始和结束时测量盐水中的离子浓度，并在下面列出：

表2.3

以与实施例1相同的方式，从40L盐水开始进行反渗透，直至在渗余物中获得等于4的浓缩系数(CF)。渗余物的最终体积为10L，渗出物的最终体积为30L。重复此反渗透步骤两次，以获得20L的额外渗余物。如此获得的反渗透渗余物的总体积为30升。

反渗透的特性与实施例1相同。

在不同CF下测得的渗余物中各种离子的浓度(mg/100g)：

表2.4

然后，用由实施例1中获得的碱性溶液重构的KOH/NaOH溶液(以0.5M KOH和0.5MNaOH)将反渗透渗余物中和至pH 8.6。

然后，将反渗透渗余物倾析12小时，得到17升上清液。然后，将17L的上清液进行纳滤。

进行纳滤，直至在纳滤渗透物中获得等于3的浓缩系数。纳滤的特性与实施例1相同。

纳滤渗余物中的离子浓度如下：

表2.5

对17L上清液进行纳滤，使得可以获得11.5L的仅包含一价离子(诸如K

然后，根据与实施例1相同的方案，用双极膜通过电渗析，通过两步处理来处理纳滤渗透物。

第一步开始于进料隔室中体积5.5L的渗出物、酸隔室中5L的水和碱隔室中的5L的水。

开始电渗析以将渗出物的电导率(最初等于50mS/cm)降低至小于1mS/cm的值。

以进料隔室中5.5升新渗透液进行第二步。但是，为了使它们进一步浓缩，所产生的酸性和碱性溶液没有改变。进料的电导率目标与第一步相同，即电导率小于1mS/cm。

在电渗析结束时，渗出物的最终测量电导率为0.7mS/cm，酸性溶液的浓度等于0.69mol/L，并且碱性溶液的浓度为0.64mol/L。

渗透率的电导率值在下表2.6中给出：

表2.6

以下是在第1步和第2步结束时获得的酸性溶液和碱性溶液中的浓度：

表2.7

最后，下表2.8显示了每个步骤结束时酸性和碱性溶液的矿物质成分(mg/100g液体)：

表2.8

在双极电渗析结束时，碱性溶液中钾和钠的浓度之间的摩尔比为54/46(K/Na)。因此，所产生的碱似乎是由钾盐和苏打以50/50摩尔比组成的碱性溶液。

因此，根据本发明的方法使得可以对乳清进行脱盐并处理盐水，以特别获得酸性和碱性溶液，其可以在脱盐过程中再次使用，从而限制了向废水处理厂的排放。

该实施例的目的是提供适合于实施根据本发明的方法的设施。所述设施在图2中示意性地示出并包括：

-第一电渗析装置ED，其包括旨在接收乳清的第一入口11、旨在接收处理用水的第二入口12、用于脱盐乳清的第一出口13和用于脱盐废水的第二出口14，

-废水处理系统，其包括：

-反渗透装置OI，其包括连接至所述电渗析装置的第二出口14的用于脱盐废水的入口21、用于反渗透渗出物的第一出口22和用于反渗透渗余物的第二出口23，

-中和装置NL，其包括连接至所述反渗透装置的第二出口23的用于反渗透渗余物的第一入口31、用于中和溶液的第二入口32和用于中和的反渗透渗余物的出口33，

-纳滤装置NF，其包括直接连接至所述中和装置的出口33的用于中和的反渗透渗余物的入口51、用于中和的纳滤渗余物的第一出口52和用于纳滤渗出物的第二出口53，

-具有双极膜EDBP的第二电渗析装置，其具有用于纳滤渗出物并连接至所述纳滤装置NF的第二出口53的入口61、用于酸性溶液的第一出口62、用于碱性溶液的第二出口63，

所述系统包括再循环装置，其包括全部或部分的以下装置：

-将用于所述反渗透装置的反渗透渗出物的第一出口22与旨在接收处理用水的所述第一电渗析装置ED的第二入口12连接的装置R1，和/或

-将用于具有双极膜EDBP的所述第二电渗析装置的酸性溶液的第一出口62与所述第一电渗析装置的第二入口12连接的装置R2，和/或

-将用于具有双极膜EDBP的所述第二电渗析装置的碱性溶液的第二出口63与所述中和装置NL的第二入口32和/或所述第一电渗析装置ED的第一出口13连接的装置R3。

在pH为6.5-9的条件下进行中和的情况下，中和装置NL的用于中和的反渗透渗余物的出口33通过管道连接至机械分离装置的入口41，并且后者装置的出口42通过管道连接至纳滤装置的入口51。

在连续进行该方法的情况下，通过管道确保连接设备的各种入口和出口的连接和方式。

A：阳极

C：阴极

SP：机械分离装置

E.EDP：用于处理用水的入口

E.LS：用于乳清的入口

ED：电渗析装置

EDBP：具有双极膜的电渗析装置

LS：乳清

LSD：脱盐乳清

MA：阴离子膜

MC：阳离子膜

NF：纳滤装置

NL：中和装置

OI：反渗透装置

P.OI：反渗透渗出物

R.NF：纳滤渗余物

S.Ac：酸性溶液

S.Ba：碱性溶液

S.LSD：用于脱盐乳清的出口

S.Nl：中和溶液

S.Sau：用于盐水的出口

R1：第一再循环装置

R2：第二再循环装置

R3：第三再循环装置

11：用于乳清的第一入口

12：用于处理用水的第二入口

13：用于脱盐乳清的第一出口

14：用于脱盐废水的第二出口

21：用于脱盐废水的入口

22：用于反渗透渗出物的第一出口

23：用于反渗透渗余物的第二出口

31：用于反渗透渗余物的第一入口

32：用于中和溶液的第二入口

33：用于中和的反渗透渗余物的出口

41：用于中和的反渗透渗余物的入口

42：用于分离不含磷酸三钙的上清液的出口

51：用于中和的反渗透渗余物的入口

52：用于纳滤渗余物的第一出口

53：用于纳滤渗出物的第二出口

61：用于纳滤渗出物的入口

62：用于酸性溶液的第一出口

63：用于碱性溶液的第二出口