多淀粉廢水中提取蛋白飼料
摘要：淀粉廢水中主要含有蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等，采用氣浮分離技術(shù)能夠從1t淀粉廢水中提取5kg蛋白飼料，同時(shí)廢水中的防和 CODcr去除率分別達(dá) 80%和 30%以上，減輕了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷。
關(guān)鍵詞：淀粉廢水 廢水處理 氣浮 蛋白飼料
某味精廠以玉米為原料生產(chǎn)味精，味精產(chǎn)量為4×104t/a，每生產(chǎn)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(jī)物濃度高，主要含有蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等，對(duì)此有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理提取蛋白，能夠獲得營養(yǎng)豐富的蛋白飼料，而且減輕后續(xù)生物處理的負(fù)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(jī)物腐敗更不容易沉淀而且產(chǎn)品質(zhì)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(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，得到的蛋白絮體含水量較小對(duì)后續(xù)的脫水與烘干有利，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。
1 氣浮分離機(jī)理
蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì)，其等電點(diǎn)約為pH4.0-5.5，淀粉廢水的pH值正好為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，因此淀粉廢水中的蛋白具有自動(dòng)凝聚的趨勢(shì)，這種凝聚方式形成的絮粒很小，同時(shí)由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的 影響 ，絮粒很不穩(wěn)定。加入無機(jī)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(jī)高分子絮凝劑，可使絮粒之間通過吸附架橋作用形成較穩(wěn)定的大絮團(tuán);無機(jī)凝聚劑主要是依靠中和粒子的電荷凝聚成絮粒，有機(jī)絮凝劑則主要依靠吸附架橋作用使絮粒凝聚成絮團(tuán)，先加無機(jī)凝聚劑中和電荷，然后再加有機(jī)絮凝劑生成絮團(tuán)，兩者聯(lián)合使用絮凝效果好而且可大大降低絮凝劑的用量[1-2]。在加入無機(jī)高分子凝聚劑及有機(jī)高分子絮凝劑的同時(shí)，溶入適量的空氣，使絮團(tuán)附著大量的微氣泡，絮團(tuán)的比重小于水，即可實(shí)現(xiàn)氣浮分離[3-4]。
2 提取蛋白工藝
氣浮提取蛋白工藝見圖1。無機(jī)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(jī)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(jìn)行混合凝聚，PAM從射流絮凝器中加人進(jìn)行絮凝，反應(yīng)混合液通過射流溶氣器產(chǎn)生微氣泡，流入氣浮池進(jìn)行氣浮分離，氣浮分離的濕蛋白采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后的淀粉蛋白經(jīng)管束烘干機(jī)制成蛋白飼料，氣浮分離排出的清液進(jìn)行后續(xù)生物處理。
3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
該處理系統(tǒng)的主要構(gòu)筑物及設(shè)備見表1。
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表１ 主要構(gòu)筑物及設(shè)備 |
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序號(hào) |
名稱 |
設(shè)計(jì)參數(shù) |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
集水池 |
HRT=6.0h |
1座 |
鋼筋混凝土 |
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2 |
潛水泵 |
Q=64.0m3/h |
2臺(tái) |
1用1備 |
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3 |
射流混合器 |
Q=64.0m3/h |
1套 |
成套設(shè)備 |
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4 |
射流絮凝器 |
Q=64.0m3/h |
1套 |
成套設(shè)備 |
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5 |
射流溶氣器 |
Q=64.0m3/h |
1套 |
成套設(shè)備 |
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6 |
平流氣浮池 |
HRT=1.0h |
2套 |
成套設(shè)備 |
4 工程運(yùn)行效果
工程穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)行了每天3次連續(xù)3d的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。2001年4月～2001年9月本處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果見圖2和圖3。本廢水處理系統(tǒng)在運(yùn)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。
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表2 淀粉廢水氣浮處理監(jiān)測(cè)結(jié)果 |
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監(jiān)測(cè)時(shí)間 |
監(jiān)測(cè)階段 |
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) |
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pH |
SS/(mg.L-1) |
CODcr/(mg.L-1) |
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2000.11.10 |
提蛋白前 |
4.39-4.65 |
6843 |
14467 |
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|
提蛋白后 |
4.48-4.80 |
1235 |
9737 |
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|
去除率 |
82.0% |
32.7% |
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|
2000.11.11 |
提蛋白前 |
4.20-4.51 |
6476 |
13933 |
|
|
提蛋白后 |
4.26-4.76 |
1216 |
9392 |
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|
去除率 |
81.2% |
32.6% |
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|
2000.11.12 |
提蛋白前 |
4.19-4.48 |
6862 |
14022 |
|
|
提蛋白后 |
4.50-4.87 |
1248 |
9421 |
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|
去除率 |
81.8% |
32.8% |
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5 經(jīng)濟(jì) 效益 分析
本廢水處理系統(tǒng)工程總投資為126.0萬元，處理水量為1520m3/d，工程運(yùn)行成本和運(yùn)行效益見表3，本廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用為147.9萬元/a，在處理過程中獲得蛋白飼料的產(chǎn)值為441.6萬元/a，去除運(yùn)行成本每年可以獲得293.7萬元的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)SS和CODcr的去除率分別達(dá)到80%和30%以上，減輕了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷。
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表3 工程運(yùn)行成本和運(yùn)行效果 |
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項(xiàng)目 |
數(shù)量 |
單價(jià) |
金額/（萬元.a-1) |
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工資費(fèi) |
7人 |
750元/月 |
6.3 |
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電費(fèi) |
35kW |
0.50元/（kW.h） |
15.1 |
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藥劑費(fèi) |
1500元/d |
54.0 |
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|
其它費(fèi) |
1700元/d |
61.2 |
|
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維修費(fèi) |
總投資×2% |
2.5 |
|
|
折舊費(fèi) |
總投資×7% |
8.8 |
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運(yùn)行成本合計(jì) |
147.9 |
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蛋白產(chǎn)值 |
2736t/a |
1600元/t |
441.6 |
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經(jīng)濟(jì)效益 |
293.7 |
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