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玉米柠檬酸生产中的污染排放

   日期:2011-01-12     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:2581    评论:0    
核心提示:以玉米为原料的柠檬酸生产总的流程为:原料发酵提取精制。以四个不同的生产工序分别命名为四个车间,现将各个车间的生产工艺和污
  

以玉米为原料的柠檬酸生产总的流程为:原料——发酵——提取——精制。以四个不同的生产工序分别命名为四个车间,现将各个车间的生产工艺和污染排放情况进行详述如下:

原料:以玉米为原料的柠檬酸生产厂家收购玉米的标准为:淀粉含量不低于65%,水分一般不高于14%,杂质要求不高于5%。贮存玉米的仓库为钢板仓,附有鼓风系统,定期鼓风。首先经刮板、提升等设备输入至粉碎机进行粉碎,加工成60目以上的细颗粒,通过引风机引风将粉碎过的玉米提升至玉米粉刮板机,然后进入调浆槽。粉碎机采用布袋除尘器,一则提高粉碎收率,二则降低玉米粉对大气的污染。粉碎所得的颗粒越细在后续的糖化工序中越容易将淀粉转变成单糖或双糖。调浆用的水质要求不高,蒸汽冷凝水、地面冲洗水都可以,所加工的玉米粉中10% 供给发酵小糖化,90%供给原料大糖化。调好浆后泵入配料罐内加上循环水、蒸汽冷凝水等定容至规定的要求,添加氢氧化钙,将PH调到7左右即可,钙的作用主要是激活酶,提高们的效果。最后添加耐高温α淀粉酶。通过泵和加压蒸汽的作用使配好料的玉米浆在层流罐里升至75度左右,同时进行充分的糊化,最后进入维持罐,再加热至95度左右开启搅拌维持40分钟,之后取样加碘液若显原色即代表玉米中绝大部分的淀粉转化为糖类,若显深蓝色则说明糖化不够彻底,需继续延长时间维持。否则不仅会增加粮耗,还会影响发酵周期和产酸。所以在原料车间最主要的是要保证淀粉转变彻底,当然影响其原因的也很多:1、粉碎的颗粒低于60目以下糊化不充分;2、糊化和维持的温度和时间不够;3、糊化进料不够均匀等等。维持好的混合液进板框进行压滤,压成饼状后进一步烘干,变成蛋白饲料,清液即变成糖。在烘干过程中,引风机将干燥时产生的二次蒸汽给排到大气中,但极易引出部分蛋白饲料,为减轻对环境的污染,在引风机前装有湿式除尘器,产生的废水同样用于玉米粉调浆。连续使用的滤布定期清洗,清洗的废水也用于玉米粉调浆。但夏天天气炎热,容易滋生细菌。这类水通常当废水排放,COD很高一般在10000mg/l左右,水量少,无毒害物质。尤其不能提供给发酵车间所直接用的玉米浆的调浆用水,极易造成发酵罐染菌。同时还定期用甲醛对配料罐、层流罐、维持罐、糖液贮槽进行消毒,产生的废水进入污水站,烘干玉米渣的蒸汽冷凝水可提供给粉碎调浆、配料罐定容,这样原料的工作就完成了。

工艺流程:

引风机

布袋除尘— 水水、钙、酶 蒸汽 蒸汽 循环水 引风机

玉米—钢板仓—粉碎机—调浆槽—配料罐—层流罐—维持罐—压滤—糖液贮槽湿式除尘器

发酵小糖化 蒸汽—湿玉米渣—干燥机—包装

污染排放:

废水:原料车间废水水量受季节变化很大,冬季可以不产生废水,所有的水全部利用,夏天根据发酵的水平和要求,可能会产生部分废水:1、洗滤布废水2、地面冲洗水3、洗罐水4、湿式除尘器废水 总水量很低。

废气:粉碎机的引风机引出的少量玉米粉、干燥机的引风机引出的二次蒸汽中含有少量粉尘。

噪声:大功率粉碎机的运行。

废渣:玉米蛋白粉烘干、废编织袋定期出售,淀粉酶桶回收。
发酵:柠檬酸生产的最重要的一个环节,它的生产水平的高低直接决定着柠檬酸成本的高低,因为柠檬酸生产65%的能耗都集中在发酵车间。首先在电耗方面:几乎每只发酵罐的搅拌电机的功率在200KW左右,不包括供氧所用的大功率空压机,所以当发酵产柠檬酸的浓度高、周期短时柠檬酸的生产成本会直线下降,反之,成本会直线上升。其次在蒸汽方面:发酵罐和种子罐的消罐、小糖化的生产、发酵后的柠檬酸清液加热等(蛋白质絮凝,便于后续板框过滤)都会涉及到很多蒸汽。粉碎机直接提供给发酵的玉米粉,一方面用于发酵车间经糖化后的混合液作种子罐培养基,另一方面作为发酵罐底料,发酵罐放罐和清洗、消罐的水全部进入加热槽后开始往该罐内重新加入底料,同时将黑曲霉菌和降温后的糖液泵入种子罐内进行种子培养,发酵罐底料加完后再加入温度在85度左右的糖液(糖液温度若偏低易酸败),加完糖液后在发酵罐内用沙滤水定容至规定的位置,再用常温的循环水通过罐外的循环水管将混合后的料液换热至36度左右,最后将种子罐的料液泵入发酵罐,同时开启搅拌机、空压机进行供氧。50小时后分析检测发酵液的残糖、还原糖等,若低于要求后即可停止供气和搅拌,准备放罐。放到加热槽内升温至60度后泵入发酵的板框压滤机,经压滤后所得到的清液就是粗柠檬酸,渣就是菌丝体,将菌丝体用地面冲洗水或循环水调浆后再次泵入板框,尽量对菌丝体中的残酸吃干榨尽,提高收率。而菌丝体因PH 的上升,更容易出售,可以外卖当饲料。

工艺流程:

酶 黑曲霉菌
降温
玉米浆 糖化罐 种子罐空气干燥器丝网过滤器空压机采风口

糖液 发酵罐 加热槽 板框压滤机 清液罐

玉米浆 蒸汽 菌丝体

污染排放:

废水:发酵过程中会人工添加一定的氮源,如:尿素。是废水中总氮的来源之一,同时该车间几乎无废水排放。只有当发生生产事故(发酵罐染菌)时产生的废料才全部排入废水站。冲洗地面水用于菌丝体复滤。

废渣:压滤产生的菌丝体,每生产1吨成品柠檬酸会产生0.6吨(水分含量30%)。可以用于出售。

噪声:发酵罐消罐、安全阀起跳喷气产生的噪音。

提取:

1、粗柠檬酸清液和石灰(碳酸钙或氢氧化钙)反应得到柠檬酸钙、水和二氧化碳。
通过反应、漂洗得到纯净的柠檬酸钙,其余的全部排入废水中。

2、柠檬酸钙和浓硫酸反应生成硫酸钙(即石膏)和柠檬酸。

硫酸钙通过漂洗、脱水降低水分和残酸,提高柠檬酸(酸解液)收率及石膏售价。酸解液通过预涂过硅藻土或珍珠岩的助滤剂去除悬浮物等杂质。反应后的助滤剂和石膏混合出售。清洗滤布的废水回到酸解锅或离交废水池。

3、柠檬酸经离交柱脱色、去除阴阳离子后即可得到纯柠檬酸清液(离交液)。

加入HCL、NaOH、无离子水对酸解液中的阴阳离子、色度等进行去除,产生的废水即为离交水。

柠檬酸生产废水几乎90%以上的水量来自提取车间。

其中高浓度有机废水就是粗柠檬酸和石灰反应后的上排液,COD浓度高达20000 mg/l以上,上排液排出部分后开启搅拌、泵提升至中和带滤机,加上温度为85度的热水进一步清洗柠檬酸钙颗粒间残留的废糖水,漂洗水量占废糖水总量的60%以上,和上排液废水混合后的废水COD浓度在8000 mg/ l左右,以木薯和瓜干为生产原料的稍高些,这股水也就是我们常说的废糖水,占提取总水量的70%以上。影响废糖水性质的因素很多,如:粗柠檬酸清液中的残还原糖的含量(蒸馏水中加入糖后调成浓度为1%的溶液,则COD为10000mg/l)、提取中和作料的水平(反应终点、时间、温度、沉淀时间)、设备突发性的故障等。所以柠檬酸发酵水平的优劣直接决定着柠檬酸生产全局水平的高低。废糖水水质、水量的大幅波动,从某种意义上说直接反映出生产的不稳定性。根据经验每生产一吨成品柠檬酸将产生350~400kg的COD、30~50吨的柠檬酸废水、2吨水份为50%的硫酸钙。

高盐废水(离交废水)直观的表现为常温、透明、有明显的酸味。占提取总水量的28%左右,含有大量CL-、Na+、Ca2+、Mg2+等。COD的浓度在3000mg/ l左右。该类水是比较难处理的,近年来通过研究所的不懈努力,已经完全解决了这个难题。

该车间实际上将粗柠檬酸清液提取成纯柠檬酸清液的一个过程,提高柠檬酸溶液的透光率、酸浓度。降低易碳倍数、浊度和阴阳离子等。去除的这些"垃圾"全部进入废水和硫酸钙(石膏)中。

工艺流程:

CO2排放 热水 浓硫酸 SO2 热水 硅藻土或珍珠岩 软水

粗柠檬酸

中和锅 中和带滤机 酸解锅 酸解带滤机 酸解板框 离交 精制

石灰浆 钙回收 废渣

沉降池 废水站 石膏 离交水

污染排放:

废水:废水按含盐量的高低分为废糖水、离交废水和极少数酸解板框拆洗滤布废水。地面冲洗水全部进入离交废水池。

废气:中和锅CO2的排放和酸解锅SO2的排放。

废渣:石膏、使用后的助滤剂,出售。

噪声: 带滤机抽真空时产生的噪音。

精制:将离交液通过浓缩、结晶、甩水、烘干、包装等工艺转变成固体柠檬酸。满足不同客户的需求。

离交液首先进入浓缩系统(采用三效浓缩)进行浓缩,需消耗大量蒸汽,根据离交液的浓度不同需蒸汽量也不同(一般用气量占全公司的50%以上)产生过饱和溶液,期间不断地有晶体产生,料液的浓度、黏度逐渐增加。然后加压通过闪冷器或换热器后进入温度在3~7度的结晶锅中,利用柠檬酸饱和溶液溶解度和温度成正比的特点在锅内迅速析出晶体。维持低温的冰水是由动力车间溴化锂直燃机组提供,所用的燃料正是污水处理站产生的沼气。由柠檬酸晶体和柠檬酸溶液所组成的混合液进入甩水机进行脱水,脱过的料液称之为母液,重新进入提取,因为柠檬酸属于热敏性物质,色度会增加,所以重新回流到提取车间的离交工段进行脱色。得到的柠檬酸固体进入烘干机干燥、脱水至规定的要求,烘干机的引风机易将粉末状的柠檬酸颗粒排到大气中,不仅影响收率,还污染环境,所以装有湿式除尘器,将产生的柠檬酸溶液回流到离交工段。脱水后的柠檬酸晶体再进入旋振筛,按照客户不同的粒径要求进行包装,尾料用于加水溶化,重新浓缩。工艺流程:

无离子水 引风机


 

蒸汽 循环水 冰水换热 蒸汽空气 湿式除尘器 去提取离交


 

离交液 浓缩系统 换热器 结晶锅 甩水机 烘干机 旋振筛 秤重包装

母液

冷却塔 去提取离交

污染排放:

废水:精制车间几乎无废水产生,少量的地面冲洗水排入提取离交水池。

废渣:破损的成品包装袋定期回收。

废气:烘干机的引风机引出的少量柠檬酸粉尘。

 

 
     
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