味精作為一種調味品,給人們的飲食帶來了鮮美的味道。味精行業作為我國發酵工作的主要行業,1987年到1992年的五年間,味精產量年平均遞增率為22%,年產量已達世界第一,到1998年我國味精的年產量已達到59.03萬噸,但我國人均年消耗量只有400多克,還不足臺灣的1/4。因此,中國仍然是世界味精消費的最大市場,味精的產量仍會穩步增長。
但就在人們享受如此鮮美的味道之時,味精行業廢水的排放卻給我們賴以生存的環境帶來了巨大的破壞。隨著味精生產的不斷發展,該行業對周圍環境的污染也在不斷加劇,對味精廢水的治理已迫在眉睫。
1.
味精生產工藝及主要污染源
味精工業是以大米、淀粉、糖蜜為主要原料的加工工業,其生產工藝流程見圖1。
圖1
味精生產工藝流程
味精廢水通常分為兩類,一類是發酵谷氨酸提取后的廢水,目前基本上是等電點-離子交換提取工藝,其產生的廢水屬高濃度有機廢水;另一類是相關車間的廢水,諸如淀粉洗水、制糖洗水、發酵洗罐水、精制洗水等,屬于中濃度有機廢水。表1為味精廢水的組成及各部分廢水的污染物含量。由表1可以看出,味精廢水中除CODcr、BOD5含量很高外,NH3-N和SO42-
的濃度也很高,采用常規生物法處理,達到排放標準存在一定難度。
2.味精廢水的處理方法
通常味精廢水處理時并不將廢水中懸浮的菌體去除,而菌體蛋白占廢水中有機成分的30%-40%,同時菌體蛋白還是可以回收利用的物質,可以用來制成飼料、單細胞蛋白粉等有再利用價值的產品。所以味精廢水中菌體的去除就成為人們關注的問題之一。
味精生產中的菌體在0.7-3μm,并帶有很強的親水性,菌體分離比其他發酵產品困難,在谷氨酸發酵液中含有約4%的濕菌體,提取干燥后可生產蛋白質含量超過70%的高質量蛋白,按全年生產)52萬噸味精計算,可生產10萬噸菌體蛋白,這在很大程度上可以降低味精廢水的處理成本。國內有些企業采用或正在試用高速離心機或絮凝沉降法去除菌體,但因投資大或過濾困難,效果不理想。
超濾膜分離技術作為一種新興的分離單元技術,具有操作簡單、分離效果好、能耗較低等優點。因此,我們考慮采用超濾技術去除味精廢水中的菌體,
3.超濾膜去除味精廢水中菌體的工藝及試驗
3.1
工藝
采用超濾膜去除菌體的味精廢水處理工藝過程,見圖2
圖2
采用超濾膜去除菌體的味精廢水處理工藝
3.2
試驗
試驗采用截留分子量為1萬的PS/PDC共混超濾膜(中國科學院生態環境研究中心-
北京中科膜技術開發中心制造),對廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司肇慶味精廠排放的廢水進行除菌體處理.試驗中針對不同濃縮倍數、不同溫度、不同運行壓力進行了對比試驗,從而找到超濾去除菌體的最佳操作條件。
4.
結果與討論
4.1
不同濃縮倍數對超濾膜通量的影響
由圖3可以看出,濃縮倍數越大,通量越小,雖然濃縮倍數大,可以減輕菌體干燥工藝的負荷,但卻使超濾膜所承擔的負荷加大,長時間運轉可能會使超濾膜的通量產生不可恢復的損害。所以,選擇一個合適的濃縮倍數是十分重要的。從圖3可以發現,濃縮5倍時,通量的降低并不十分明顯,要好于濃縮10倍時的通量。所以,可以將濃縮5倍作為一種較好的選擇。
4.2
不同溫度對超濾膜通量的影響
由圖4可以看出,通量隨溫度的升高而上升。由于溫度過高一方面會導致超濾膜老化,影響超濾膜的壽命,另一方面也要消耗過多的能量。所以,在溫度的選擇上應以適度為宜,通常在50-60℃之間。
4.3
不同壓力對超濾膜通量的影響
由圖5可以看出,壓力的升高有利于通量的增加,通常選擇0.25-0.30MPa作為操作壓力,壓力太高一方面對超濾膜的壽命有影響,另一方面能耗也會升高。
4.4 超濾前后廢水水質變化比較
經超濾膜處理后的廢水水質的變化,如表2所示,經超濾去除菌體的廢水中,SS基本完全去除,CODcr.的去除率大于30%,這表明廢水中菌體所反映的有機污染已基本去除。
5.
結論
味精廢水屬于高濃度有機廢水,通常采用的生物法很難將其處理到達標排放,并且廢水中的菌體蛋白也被降解,未能綜合利用%
而采用超濾膜去除廢水中的菌體,可以很好的截留菌體,經處理后綜合利用,同時降低了后面處理方法的負荷。
經過試驗比較,采用超濾膜處理味精廢水時,較適合的條件為50℃,0.25-0.30MPa的壓力,濃縮倍數應控制在5倍左右。
總之,采用超濾法處理味精廢水,具有易操作、能耗低、處理效果好等優點。適合在實際生產中進行推廣。
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