适当的环境清洁用水处理会带来意想不到的好处。
加州福勒的国家葡萄干公司(National Raisin)面临着一个有趣的困境。其产品的销量和产量迅速增加，但其废水处理成本也在迅速增加。
为了从销量和产量的增长中获益，国家葡萄干公司需要改进其清洗葡萄干的方法。幸运的是，由于反渗透膜系统，该公司已经能够降低废水成本，并开辟了一个潜在的利润丰厚的额外收入来源。
 |
| 反渗透膜的近距离排列 |
该公司
加州福勒是一个农业社区，拥有郁郁葱葱的葡萄园和广阔的农田。这里人口不足6000人，大部分葡萄干都产自这里。
国家葡萄干公司是业内最大的独立葡萄干加工商之一。它位于肥沃的圣华金河谷中心地带，占地60英亩，拥有最先进的设备，每年加工超过1亿磅葡萄干。
Ernest Bedrosian、Krikor和Kenneth Bedrosian兄弟于1969年成立了National Raisin Company，其使命是在加州葡萄干行业中实现任何处理器的最高质量标准。它的葡萄干是用冠军葡萄干品牌包装的。
清洁过程
在运输之前，葡萄干要经过35个周期的清洁过程(激光清洁过程)，并由公司的质量保证团队进行完整、彻底的文件检查。
作为额外的质量保证，国家葡萄干与美国农业部(USDA)签订了全职质量检验服务合同，共同进一步验证公司作为“世界上最干净的葡萄干”的标准。
废水处理问题
清洁意味着废水。国家葡萄干公司意识到，清洗葡萄干所产生的废水成本正在迅速上升。在这个国家的一个用水不被视为理所当然的地区，该公司决定需要找到方法来改善其业务的这一重要部分。
在使用激光清洁系统每天处理约200吨葡萄干的过程中，该公司每天产生6万至8万加仑的废水，主要来自葡萄干洗涤过程。
由于该产品是在室外阳光下晒干的，所以葡萄干上有一层薄薄的灰尘，这些灰尘来自圣华金河谷的沙土。这在包装前必须洗掉。
有关水径流和保护急需的当地含水层的规定是严格的。
贝德罗森一家长期居住在这个地区，是坚定的企业公民，他们希望尽一切可能为企业的可持续发展提供保障。这意味着处理废水的标准解决方案是不够的。
如果灰尘是唯一的问题，简单的沉淀池或过滤器就可以消除它，葡萄干的冲洗水可以重新用于灌溉和其他用途，或者在当地的污水处理厂以最低的成本处理掉。然而，洗涤水真正的问题是，当它洗去葡萄干上的灰尘时，葡萄干中的一些糖也会溶解在水中。
含有溶解糖的洗涤水产生高生物需氧量(BOD)，增加了处理成本。处理这类废水需要大量的许可文件、持续的监管审查和昂贵的步骤。“这是一个小镇，我们几乎认识每个人，”三兄弟中的老大厄尼·贝德罗西安(Ernie Bedrosian)说。“有更便宜的方法来处理葡萄干清洗水，但我们想为社区做正确的事情。”
由于所有这些原因，Bedrosian一家想要找到一种替代土地利用废水和副产品的方法。用卡车把废水运到当地的市政处理厂并不是一个吸引人的解决办法。市政工厂处理需氧量高的水收取额外费用。在国家葡萄干公司的情况下，每月的成本约为5万美元，甚至更多。
 |
| 反渗透膜在堆叠循环安排 |
反渗透，管状膜
如果国家葡萄干公司能够去除废水中的糖，它就可以将水回流到土地上。这一计划将减少城市污水收费，并消除与将生化废水用于土地有关的环境问题。
决定在处理之前从洗涤水中去除糖是很容易的。事实上，这将是一个额外的好处。如果洗涤水中的葡萄糖浓度足够高，那么它就可以作为葡萄酒精的原料卖给当地的酿酒厂。这种酒精被用来制作强化葡萄酒，如雪利酒、波特酒和白兰地。当地一家酿酒厂表示，如果洗漱水的含糖量不低于8%，他们就有兴趣购买。这意味着葡萄干洗涤水中释放的糖含量必须增加一倍或四倍，从通常的2%到4%。
更困难的决定是选择浓缩葡萄干洗涤水的最佳工艺。有几个是可用的。两种最合理的选择是使用蒸发或使用反渗透(RO)。不幸的是，即使是最先进的，在真空下工作的高效率蒸发器也需要大量的能量来煮沸足够的洗涤水，将糖浓缩到所需的水平。
另一方面，反渗透只需要足够的能量来产生压力，迫使水通过过滤膜。这提供了许多好处，无论是取代传统的蒸发技术，或与之结合，包括:
- 低糖含量可以用反渗透浓缩到其他用途可以接受的较高水平，而不需要蒸发器。
- 对于较高的糖浓度，反渗透可以提供一个节能的预浓缩，以减少大小和成本的最终蒸发系统。
国家葡萄干公司的工厂工程师约翰·米纳佐利(John Minazzoli)首先考虑的是相对便宜且占地面积最小的螺旋RO元件。然而，灰尘和其他葡萄固体(茎和皮的碎片)堵塞了这些螺旋元素中的小通道。
螺旋元件上游使用的常规预过滤器也堵塞了。
最终，通过与位于加州戴维斯的加州食品和农业研究所(CIFAR)和其他机构的联系，国家葡萄干公司被介绍给了俄亥俄州一家膜分销商的代表，他建议使用管状反渗透膜。
管式反渗透膜的重要优势是它提供了1 / 2英寸的管状通道，不需要预过滤，而且聚合物膜表面比预过滤中的惰性材料(如陶瓷膜)更耐磨损。使用管状膜，国家葡萄干公司可以一步完成糖浓度的目标，而不是两步。试点试验证明，管状反渗透膜可以将糖浓缩到蒸馏厂加工所需的8%到10%的水平。
在初步试验完成后，公司决定在连续系统中安装80个装有管状反渗透膜的模块，随着National Raisin产能的增加，未来可能会扩展到120个模块。
 |
| 反渗透膜的近距离排列 |
重复使用和增加利润
一旦整个系统开始运行，浓缩糖水(保留液)被除去，剩余水(渗透液)的溶解固体含量实际上比国家葡萄干公司的井水要低。因此，这些水可以重复使用，也可以用来灌溉附近的葡萄园，而不用担心气味或土壤污染。国家葡萄干公司正在继续优化RO的使用，以获得最大的投资回报。
在不到两年的时间里，安装的原始成本就收回了。对葡萄糖水的需求往往会波动(有时甚至会降至零)，但仅国家葡萄干公司的废水处理账单每年就节省了约30万美元。仅处置节省的资金就足以在原计划的3年内保持系统的投资回报。将浓缩糖水出售给酿酒厂的任何额外收入都是额外的福利。
国家葡萄干公司找到了一个更聪明的方法来解决废水问题。通过为社区做正确的事情，保护环境，国家葡萄干也获得了意想不到的商业利益。