從淀粉廢水中提取蛋白飼料
某味精廠以玉米為原料生產味精,味精產量為4×104t/a,每生產1t味精消耗玉米約2.7t,玉米制淀粉過程中要排出大量的淀粉廢水(黃漿水),每消耗1t玉米排出淀粉廢水約5t,本廠淀粉廢水的排放量為1520t/d,這些廢水懸浮物和有機物濃度高,主要含有蛋白質、脂肪、纖維素等,對此有機廢水進行預處理提取蛋白,能夠獲得營養豐富的蛋白飼料,而且減輕后續生物處理的負荷。
采用沉淀法從淀粉廢水中提取蛋白,沉淀性能差,特別是夏天,由于有機物腐敗更不容易沉淀而且產品質量差。采用氣浮法從淀粉廢水中提取蛋白能夠獲得較好的效果,氣浮法與沉淀法相比具有以下優點:可以實現連續化生產而且容易實現自動控制,得到的蛋白絮體含水量較小對后續的脫水與烘干有利,操作簡單,運行穩定。
1 氣浮分離機理
蛋白質為兩性電解質,其等電點約為pH4.0-5.5,淀粉廢水的pH值正好為蛋白質的等電點,因此淀粉廢水中的蛋白具有自動凝聚的趨勢,這種凝聚方式形成的絮粒很小,同時由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的影響,絮粒很不穩定。加入無機高分子凝聚劑中和絮粒上的電荷,使絮粒易于靠近凝聚成較大的絮粒,加入有機高分子絮凝劑,可使絮粒之間通過吸附架橋作用形成較穩定的大絮團;無機凝聚劑主要是依靠中和粒子的電荷凝聚成絮粒,有機絮凝劑則主要依靠吸附架橋作用使絮粒凝聚成絮團,先加無機凝聚劑中和電荷,然后再加有機絮凝劑生成絮團,兩者聯合使用絮凝效果好而且可大大降低絮凝劑的用量。在加入無機高分子凝聚劑及有機高分子絮凝劑的同時,溶入適量的空氣,使絮團附著大量的微氣泡,絮團的比重小于水,即可實現氣浮分離。
2 提取蛋白工藝
氣浮提取蛋白工藝見圖1。無機高分子凝聚劑采用聚合氯化鋁(PAC),配制成濃度為5%-10%的水溶液,加入量為廢水量的1%-2%;有機高分子絮凝劑采用聚丙烯酰胺(PAM),配制成0.05%-0.1%的水溶液,加人量為廢水量的2%-4%。淀粉廢水從射流混合器中加入PAC進行混合凝聚,PAM從射流絮凝器中加人進行絮凝,反應混合液通過射流溶氣器產生微氣泡,流入氣浮池進行氣浮分離,氣浮分離的濕蛋白采用板框壓濾機進行脫水,脫水后的淀粉蛋白經管束烘干機制成蛋白飼料,氣浮分離排出的清液進行后續生物處理。
3 主要構筑物及設備
該處理系統的主要構筑物及設備見表1。
表1主要構筑物及設備
4 工程運行效果
工程穩定運行期間進行了每天3次連續3d的監測,監測結果見表2。2001年4月~2001年9月本處理系統的運行效果見圖2和圖3。本廢水處理系統在運行過程中每噸廢水提取粗蛋白含量為35%左右的玉米蛋白飼料5.0kg,每天可以提取玉米蛋白飼料7.6t。
5 經濟效益分析
本廢水處理系統工程總投資為126.0萬元,處理水量為1520m3/d,工程運行成本和運行效益見表3,本廢水處理系統運行費用為147.9萬元/a,在處理過程中獲得蛋白飼料的產值為441.6萬元/a,去除運行成本每年可以獲得293.7萬元的經濟效益,同時SS和CODcr的去除率分別達到80%和30%以上,減輕了后續生物處理的有機負荷。
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