CN102586379A

CN102586379A - 一种黄姜皂素的节水生产工艺

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Publication number: CN102586379A
Application number: CN2012100336386A
Authority: CN
Inventors: 孙长顺; 张振文; 沈炳岗; 熊良虎; 赵艺; 黄西川; 杜利劳; 吕亚鹏; 王丽香
Original assignee: SHAANXI ENVIRONMENT SCIENCE RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: SHAANXI ENVIRONMENT SCIENCE RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明涉及一种黄姜皂素的节水生产方法。目前我国黄姜皂素行业大多采用黄姜清洗、粉碎、发酵后酸水解的生产工艺得到皂素水解物产品，该工艺的耗水量大，从而造成废水排放量大，造成严重的污染，已成为黄姜产业健康发展的瓶颈。本发明通过清洗、破碎、干发酵、制浆、水解、压滤、中和清洗、烘干：中和清洗后的滤饼在滚筒干燥机中烘干，得到皂素水解物产品。本发明采用高效干发酵工艺，降低了皂素生产的耗水量；采用水解液回用工艺，不仅减少了水解废液的排放量，而且节约了硫酸消耗量，降低了生产成本；水解废液和水解物清洗废水采用蒸发浓缩工艺，蒸发液回用于黄姜清洗，提高废水回用率，降低生产工艺的耗水量。

Description

一种黄姜皂素的节水生产工艺

技术领域

本发明属于从天然植物中提取物质技术领域，涉及一种黄姜皂素的节水生产方法。

背景技术

黄姜（学名盾叶薯蓣）中含有丰富的皂甙元（俗称皂素），药用价值极高，具有“药用黄金”的美称。从黄姜中提取出来的皂素被医药工业从化学结构上加以改造，可以得到甾体激素类药物或中间体上百种，被称之为“激素之母”。我国是黄姜皂素生产大国，发展黄姜种植、皂素加工产业可以引导农民因地制宜种植黄姜，脱贫致富。因此保障黄姜皂素产业的健康与迅速发展具有重大的社会意义。

目前我国黄姜皂素行业大多采用黄姜清洗、粉碎、发酵后酸水解的生产工艺得到皂素水解物产品，该工艺的耗水量大，从而造成废水排放量大，按全国每年5000～6000吨的皂素生产规模计算，废水排放1000～1800万吨/年，COD15～20万吨/年，产生的高浓度有机废水给区域环境带来巨大的压力，造成严重的污染，已成为黄姜产业健康发展的瓶颈。

目前黄姜皂素生产废水处理工艺技术路线一般采用生化厌氧-好氧作为主体工艺，辅以中和，催化氧化等物理化学方法。但由于废水中有机物浓度高、含盐量大，加大了生化处理的难度，经处理的废水往往难以达到国家规定的排放标准。

许多大专院校和科研院所组织开展了若干降低黄姜皂素生产耗水以及废水处理攻关项目，但至今还没有找到较好的解决方法。因此从黄姜皂素生产源头节约用水、选择切实可行的废水处理新方法，从而减少废水排放、根治污染，是推动我国黄姜皂素产业健康与迅速发展的关键。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种黄姜皂素的节水生产及废水处理新工艺，解决传统黄姜皂素生产工艺耗水量大及废水难以处理的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：

一种黄姜皂素的节水生产方法，其特殊之处在于：通过以下步骤实现：

（1）清洗：鲜黄姜运至生产线，首先进行清洗，洗去黄姜表面附着的泥土和沙粒，清洗设备采用两段式转笼清洗机，产生的黄姜清洗废水排放至污水处理站进行处理，废水处理后，一部分回用于黄姜清洗工序，另一部分再经处理后排放；

（2）破碎：经过清洗的黄姜直接进入破碎机进行破碎，破碎时所用筛网的筛孔大小在8～14mm之间；

（3）干发酵：粉碎后的黄姜物料进入发酵罐，接种微生物进行高效干发酵，温度在33℃～37℃之间，发酵36小时～48小时；

（4）制浆：发酵后的物料进入搅拌罐中，加入水解液并搅拌，制成浆料；

（5）水解：步骤（4）中制得的浆料进入水解罐，加入成品硫酸，在压力0.2Mpa、温度134℃条件下反应1.5小时～2.0小时；

（6）压滤：酸水解后的水解物浆料通过厢式压滤机压滤得到水解物和水解液，水解液进入水解液循环罐，部分水解液回用于步骤（4）制浆工序，剩余水解液进入蒸发工序；

（7）中和清洗：压滤工序产生的水解物加入水，同时加入碱性药剂，将pH值调至中性，再经厢式压滤机分离出滤饼和滤液，滤饼为水解物，进入烘干工序；滤液为水解物清洗废水进入蒸发工序；

（8）烘干：中和清洗后的滤饼在滚筒干燥机中烘干，得到皂素水解物产品。

上述的步骤（6）压滤工序产生的水解废液和步骤（7）中和清洗工序产生的水解物清洗废水进入蒸发工序，两股废水先沉淀去除杂质，加入碱性药剂，中和至pH值为6~7，然后进行加热蒸发浓缩，浓缩前的原液量：浓缩后的蒸余液量的浓缩比为3～6，蒸发液回用于黄姜清洗工序。

上述的蒸发工艺产生的蒸余液加入辅助燃料煤或重油或黄姜纤维素进行高温焚烧，焚烧产生的热量可回收利用，焚烧后的烟气治理后达标排放。

上述的步骤（1）产生的黄姜清洗废水中含有悬浮颗粒，通过设置的混凝沉淀池或水力澄清池去除悬浮颗粒，经混凝沉淀或澄清后后得到的上清液回用于黄姜清洗工序，沉淀物即污泥进行压滤处理后外运，剩余部分进入A/O反应池进行生物处理后达标排放。

上述步骤（5）的加热采用蒸汽夹套方式，消耗的蒸汽产生的凝结水返回锅炉房回用。

上述的碱性药剂为Na₂CO₃或者NaOH。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）黄姜皂素生产过程中采用高效干发酵工艺，降低了皂素生产的耗水量。

（2）采用水解液回用工艺，不仅减少了水解废液的排放量，而且节约了硫酸消耗量，降低了生产成本。

（3）水解废液和水解物清洗废水采用蒸发浓缩工艺，蒸发液回用于黄姜清洗，提高废水回用率，降低生产工艺的耗水量。

（4）蒸发浓缩后的蒸余液进行焚烧，含高浓度有机物的废水在高温下进行氧化分解，使有机物转化为无害的CO₂和H₂0，从根本上杜绝其对水环境的污染，使水解废液和水解物清洗废水污染问题得到彻底解决。

（5）黄姜清洗废水经处理后回用于黄姜清洗，降低了黄姜皂素生产工艺耗水量，减少了外排废水量。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明方法完整的步骤：

（1）清洗。鲜黄姜155份运至生产线，首先进行清洗，洗去黄姜表面附着的泥土和沙粒，清洗设备采用两段式转笼清洗机。产生黄姜清洗废水705份排放至污水处理站进行处理。废水处理后，564份回用于黄姜清洗工序，一部分再经处理后排放。该工序的补充水来源于水解废液和水解物清洗废水蒸发过程的蒸发液。

（2）破碎。经过清洗的黄姜150份直接进入破碎机进行破碎。破碎时所用筛网的筛孔大小不一，一般在8～14mm之间。

（3）干发酵。粉碎后的黄姜物料150份进入发酵罐，接种微生物进行高效干发酵，温度在33℃～37℃之间，发酵36小时～48小时。

（4）制浆。发酵后的物料进入搅拌罐中，加入水解液280份并搅拌，制成浆料。

（5）水解。步骤（4）中制得的浆料进入水解罐，加入成品硫酸9份，在压力0.2Mpa、温度134℃条件下反应1.5小时～2.0小时。加热采用蒸汽夹套方式。消耗的蒸汽产生的凝结水返回锅炉房回用。

（6）压滤。酸水解后的水解物浆料通过厢式压滤机压滤得到水解物53份，滤液称为水解液。水解液386份进入水解液循环罐。其中280份回用于制浆工序，剩余106份进入蒸发工序。

（7）中和清洗。压滤工序产生的水解物中含有大量的废酸，必须中和清洗。在步骤（6）中得到的水解物中加入自来水75份，同时加入Na₂CO₃或者其他碱性药剂，将pH值调至中性。再经厢式压滤机分离出滤饼和滤液。滤饼为水解物，进入烘干工序；滤液为水解物清洗废水进入蒸发工序。

（8）烘干。清洗后的水解物53份在滚筒干燥机中烘干，得到皂素水解物产品10份。

（9）蒸发。压滤工序产生的水解废液和中和清洗工序产生的水解物清洗废水进入蒸发工序。两股废水先沉淀去除杂质，加入Na₂CO₃或者其他碱性药剂，中和至pH值为6~7，然后进行加热蒸发浓缩，浓缩比为3～6，蒸发液回用于黄姜清洗工序，蒸余液进入焚烧工序。

（10）焚烧。蒸余液加入辅助燃料煤或重油或黄姜纤维素进行高温焚烧，焚烧产生的热量可回收利用，焚烧后的烟气治理后达标排放。

（11）废水处理。黄姜清洗废水中含有一定量的悬浮颗粒(泥沙和小石子等)，设置混凝沉淀池或水力澄清池，目的是为了去除这部分悬浮颗粒。经混凝沉淀或澄清后后得到的上清液回用于黄姜清洗工序，沉淀物即污泥进行压滤处理后外运，剩余部分进入A/O反应池进行生物处理后达标排放。

本发明通过采用高效干发酵工艺、水解液回用工艺、水解废液和水解物清洗废水蒸发浓缩焚烧工艺以及黄姜清洗废水处理后回用于黄姜清洗的方法，降低了皂素生产的耗水量，使黄姜皂素生产的废水排放量减少90%-95%，COD排放量减少92%-96%，废水可以达标排放，黄姜皂素产业得到健康快速发展。

实例1：

（1）清洗。鲜黄姜155kg运至生产线，首先进行清洗，洗去黄姜表面附着的泥土和沙粒，清洗设备采用两段式转笼清洗机，产生黄姜清洗废水705kg排放至污水处理站进行处理。废水处理后，564kg回用于黄姜清洗工序，其余部分再经处理后排放。该工序的补充水来源于水解废液和水解物清洗废水蒸发过程的蒸发液。

（2）破碎。经过清洗的黄姜150kg直接进入破碎机进行破碎。破碎时所用筛网的筛孔大小不一，一般在8～14mm之间。

（3）干发酵。粉碎后的黄姜物料150kg进入发酵罐，接种微生物进行高效干发酵，温度在35℃之间，发酵36小时。

（4）制浆。发酵后的物料进入搅拌罐中，加入水解液280kg并搅拌，制成浆料。

（5）水解。步骤（4）中制得的浆料进入水解罐，加入成品硫酸9kg，在压力0.2Mpa、温度134℃条件下反应2.0小时。加热采用蒸汽夹套方式。消耗的蒸汽产生的凝结水返回锅炉房回用。

（6）压滤。酸水解后的水解物浆料通过厢式压滤机压滤得到水解物53kg，滤液称为水解液。水解液386kg进入水解液循环罐，280kg回用于制浆工序，剩余106kg进入蒸发工序。

（7）中和清洗。压滤工序产生的水解物中含有大量的废酸，必须中和清洗。在步骤（6）中得到的水解物中加入自来水75kg，同时加入Na₂CO₃，将pH值调至中性。再经厢式压滤机分离出滤饼和滤液。滤饼为水解物，进入烘干工序；滤液为水解物清洗废水进入蒸发工序。

（8）烘干。清洗后的水解物53kg在滚筒干燥机中烘干，得到皂素水解物产品10kg。

（9）蒸发。压滤工序产生的水解废液和中和清洗工序产生的水解物清洗废水进入蒸发工序。两股废水先沉淀去除杂质，加入Na₂CO₃，中和至pH值为7，然后进行加热蒸发浓缩，浓缩比为4，蒸发液136kg回用于黄姜清洗工序，蒸余液进入焚烧工序。

（11）废水处理。黄姜清洗废水中含有一定量的悬浮颗粒(泥沙和小石子等)，设置混凝沉淀池或水力澄清池，目的是为了去除这部分悬浮颗粒。经混凝沉淀或澄清后后得到的上清液564kg回用于黄姜清洗工序，沉淀物即污泥进行压滤处理后外运。剩余116kg进入A/O反应池进行生物处理后达标排放。

采用本发明的工艺与传统工艺的对比见表1：

Figure 2012100336386100002DEST_PATH_IMAGE002

Claims

1.一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：通过以下步骤实现：

2.根据权利要求1所述的一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：所述的步骤（6）压滤工序产生的水解废液和步骤（7）中和清洗工序产生的水解物清洗废水进入蒸发工序，两股废水先沉淀去除杂质，加入碱性药剂，中和至pH值为6~7，然后进行加热蒸发浓缩，浓缩前的原液量：浓缩后的蒸余液量的浓缩比为3～6，蒸发液回用于黄姜清洗工序。

3.根据权利要求1所述的一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：所述的蒸发工艺产生的蒸余液加入辅助燃料煤或重油或黄姜纤维素进行高温焚烧，焚烧产生的热量可回收利用，焚烧后的烟气治理后达标排放。

4.根据权利要求1所述的一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：所述的步骤（1）产生的黄姜清洗废水中含有悬浮颗粒，通过设置的混凝沉淀池或水力澄清池去除悬浮颗粒，经混凝沉淀或澄清后后得到的上清液回用于黄姜清洗工序，沉淀物即污泥进行压滤处理后外运，剩余部分进入A/O反应池进行生物处理后达标排放。

5. 根据权利要求1所述的一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：所述的步骤（5）的加热采用蒸汽夹套方式，消耗的蒸汽产生的凝结水返回锅炉房回用。

6.根据权利要求1或2所述的一种黄姜皂素的节水生产方法，其特征在于：所述的碱性药剂为Na₂CO₃或者NaOH。