CN106277399B - 一种甲醇蛋白综合废水的回收利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及甲醇蛋白综合废水的回收利用方法，有效解决废水处理不达标、设备使用效率低、无法实现循环利用的问题，将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；轻相液体D超滤浓缩，分离得浓缩液E和清液F；重相沉渣C及浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；清液F和甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，进行反渗透处理，浓缩，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H；本发明实现了废水的循环利用和零排放，大大减少了无机盐的投入，降低了企业的生产成本，且不影响酵母细胞的生长和甲醇蛋白产率，提高了生产效率和企业的经济效益。

Description

一种甲醇蛋白综合废水的回收利用方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是一种甲醇蛋白综合废水的回收利用方法。
背景技术
甲醇蛋白是以甲醇和无机盐为主要原料，经液态通风发酵并从发酵醪中分离酵母菌体，再将酵母菌体喷雾干燥后制得的一种单细胞蛋白。目前已报道世界上甲醇蛋白生产共有6种工艺方法，包括英国ICI法、德国Hoechest-Uhde法、瑞典的Norprotein法、日本的MGC法、法国的IFP法、美国Provesteen法。甲醇蛋白是一种安全的动物饲料添加剂，其生产成本低，能够代替传统的鱼粉和豆类等蛋白，降低饲料成本，提高饲养效率，加速发展我国饲料工业。开发并生产甲醇蛋白对于解决甲醇产能过剩问题，缓解鱼粉等动物蛋白饲料的不足，减少环境污染，促进国内畜牧养殖业的发展、发展国民经济、保护生态环境及促进相关行业的良性发展具有深远的意义。
随着甲醇蛋白产业的发展，其污水处理问题亟待解决。目前，中国发酵废水排放量已位于世界前列，国内已建成并投入运行的发酵污水处理厂中80%属于二级生化处理工艺，普遍采用的工艺包括普通活性污泥法、氧化沟法、SBR（间歇式活性污泥）法、AB（吸附—生物降解）法等，存在设备和工艺技术落后、能耗高、效率低、自动化程度低等缺点，开发适合我国现阶段经济发展水平的污水处理及回用工艺，建立与发酵企业生产工艺相配套的污水处理设施、工艺及回用处理工艺并高效运作，已经成为刻不容缓的任务。
甲醇蛋白生产过程中产生的污水主要含有硫酸盐、磷酸盐、有机物、生产过程中的菌体细胞、固体颗粒及其他杂质等，其中盐及COD含量较高，排放量大。目前生物发酵废水一般多采用物化处理及膜处理方法，相关处理工艺有电渗析法、等电点沉淀法、混凝沉淀法、气浮法、化学处理等。这些方法大多适用于特定废水的处理，目前还没有一种针对甲醇蛋白工业废水的综合处理方法，若用一般的方法进行甲醇蛋白工业废水的处理，容易造成废水处理不达标、设备使用效率低、无法实现循环利用等情况。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种甲醇蛋白综合废水的回收利用方法，可有效解决废水处理不达标、设备使用效率低、无法实现循环利用的问题。
本发明所述的综合废水包括两部分：甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A和甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B，处理的具体步骤如下：
（1）将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；
（2）将步骤（1）得到的轻相液体D超滤浓缩至轻相液体D体积的1/5，分离获得浓缩液E和清液F；
（3）将步骤（1）得到的重相沉渣C及步骤（2）得到的浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；
（4）将步骤（2）得的清液F和甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，进行反渗透处理，浓缩至清液F和废水B总体积的1/3，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用，有利于节约水资源，实现水资源的循环利用；余量为高盐高氨氮水H，作为甲醇蛋白生产中发酵配料用水，在发酵生产过程中进行回收利用；
所述的冲洗废水A是甲醇蛋白生产过程中冲洗发酵罐、物料管路产生的废水，主要含有酵母菌体细胞、蛋白质、氨基酸、无机盐和微量元素，COD达到7000mg/L，总磷6000mg/L，PH5.2；
所述的废水B主要是甲醇蛋白提取后处理过程中产生，主要含有硫酸盐、磷酸盐、钾离子、镁离子及小分子多肽、核酸，COD达到9000mg/L，总磷4000mg/L，PH5.5。
本发明实现了废水的循环利用和零排放，大大减少了无机盐的投入，每次甲醇蛋白的生产，可减少80%的无机盐的使用量，降低了企业的生产成本，且不影响酵母细胞的生长和甲醇蛋白产率，提高了生产效率和企业的经济效益，实现资源回收利用，有利于发展循环经济，保护生态环境。
具体实施方式
以下结合实际情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
（1）将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A在18-30℃、进料量20T/h、离心力13000-18000×g的条件下进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；
（2）将步骤（1）得到的轻相液体D在18-30℃、流量2T/h、进料压力0.4-0.6Mpa的条件下超滤浓缩至轻相液体D体积的1/5，分离获得浓缩液E和清液F；
（3）将步骤（1）得到的重相沉渣C及步骤（2）得到的浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；
（4）将步骤（2）得的清液F和甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，在18-30℃、工作压力为0.6-0.9MPa的条件下进行反渗透处理，浓缩至清液F和废水B总体积的1/3，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用，有利于节约水资源，实现水资源的循环利用；余量为高盐高氨氮水H，作为甲醇蛋白生产中发酵配料用水，在发酵生产过程中进行回收利用。
实施例2
（1）将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A输送至GEA碟片式高速离心机，在18-30℃、进料量20T/h，离心力13000-18000×g的条件下进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；
（2）将步骤（1）得的轻相液体D输送至1000分子量超滤系统，在18-30℃、流量2T/h、进料压力0.4-0.6Mpa的条件下超滤浓缩至轻相液体D体积的1/5，分离获得浓缩液E和清液F；所述的1000分子量超滤系统为现有技术，如洛阳洋铭水处理有限公司生产的型号SA-UF-9-225的1000分子量超滤系统；
（3）将步骤（1）得的重相沉渣C及步骤（2）得的浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；
（4）将步骤（2）得的清液F及甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，输送至纯化水设备中，在18-30℃、工作压力为0.6-0.9MPa的条件下进行反渗透处理，浓缩至清液F和废水B总体积的1/3，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用，有利于节约水资源，实现水资源的循环利用；余量为高盐高氨氮水H，作为甲醇蛋白生产中发酵配料用水，在发酵生产过程中进行回收利用；所述的纯化水设备为现有技术，如深圳市宏森环保科技有限公司的型号为VR-2.5TH-A的纯化水设备。
本发明所得的高盐高氨氮水H经投入实际中应用，取得了令人满意的效果，在每一次回收利用过程中，用本发明所得的高盐高氨氮水H与甲醇蛋白生产过程中使用的无机盐发酵培养基配方中的磷酸、无机盐、微量元素溶液和甘油混配成替代培养基，即用60%-70%本发明所得的高盐高氨氮水H，余量30-40%为无机盐发酵培养基配方中的磷酸、无机盐、微量元素溶液和甘油，混合成总量100%的替代培养基，首先将本发明所得的高盐高氨氮水H取样进行成分化验检测，测得其中氨氮、磷和所需微量元素组分含量，与无机盐发酵培养基配方对照后，对缺少的组分进行补加，最后加水配成原无机盐发酵培养基配方中要求的各组分含量，用替代培养基完全代替原甲醇蛋白生产过程中使用的发酵培养基（无机盐发酵培养基为BSM无机盐发酵培养基：是由质量浓度为85%磷酸25kg、磷酸氢二钾0.5kg、氯化铵0.3kg、二水硫酸钙0.2kg、氯化钠0.5kg、硫酸钾3kg、七水硫酸镁2kg、甘油25kg和微量元素溶液4L加水至1m3；所述的微量元素溶液为：五水硫酸铜1.5g/L、碘化钾0.02g/L、一水硫酸锰0.5g/L、二水钼酸钠0.2g/L、硼酸0.02g/L、六水合氯化钴0.3g/L、氯化锌20g/L、七水合硫酸亚铁19g/L、质量浓度98%的浓硫酸4mL/L、生物素0.2g/L、对氨基苯甲酸0.05g/L和泛酸钙0.05g/L加水制成，也就是说微量元素溶液为：五水硫酸铜1.5g、碘化钾0.02g、一水硫酸锰0.5g、二水钼酸钠0.2g、硼酸0.02g、六水合氯化钴0.3g、氯化锌20g、七水合硫酸亚铁19g、质量浓度98%的浓硫酸4mL、生物素0.2g、对氨基苯甲酸0.05g和泛酸钙0.05g加水至1L；所述的无机盐为磷酸氢二钾0.5kg/m3、氯化铵0.3kg/m3、二水硫酸钙0.2kg/m3、氯化钠0.5kg/m3、硫酸钾3kg/m3和七水硫酸镁2kg/m3），并经反复多次实验测得，没有影响酵母细胞的生长和甲醇蛋白的产率，并且降低了无机盐发酵培养基中无机盐和微量元素溶液的投入达80%，也改善了甲醇蛋白生产工艺，降低了成本，节约了水资源；本发明步骤（3）所得的制作有机肥的原料即为混合物，在制作有机肥时，是以重量百分比计的：50%混合物、44%秸秆，3%高效固氮菌、1%解钾菌和2%解磷菌组合在一起制成的有机肥，其制备过程为：将混合物经微生物灭活处理后，添加秸秆，粉碎，输送至半湿物料粉碎机（即郑州东升机械科技有限公司生产的型号BSFS-90的半湿物料粉碎机），分别添加高效固氮菌、解钾菌、解磷菌这三种微生物肥料用菌株，混合搅拌进行固态发酵，所述的固态发酵为将混合搅拌好的物料堆积发酵，当温度升至60℃时，翻堆，以利于充分发酵，翻堆后再继续发酵5-10天，直到物料颜色变为灰褐色时，物料发酵成熟，造粒、干燥、筛分、包装，制成有机肥成品。经试验证明该有机肥可以替代氮肥、磷肥、钾肥等化肥，在辣椒、小麦、玉米的生产种植中应用，能明显提高土壤有机质和土壤肥力，减少化肥用量，改良土壤结构，具有施用成本小、质量稳定、品质高等优点。本发明实现了废水的零排放，提高生产效率达30-40%。
由于全世界对农药和化学肥料的依赖性日益增强，造成了有机肥使用不足，土壤养分比例失调、土地板结、土壤质量下降、河流和地下水污染等一系列问题。本发明利用微生物发酵后的有机肥料经实际应用，证明具有肥效高、无毒、不污染环境且成本低等优点。本发明是将离心、超滤、反渗透等物化处理技术与生化处理技术相结合，通过超滤技术实现大分子有机物的回收和循环利用。然后运用生化处理技术分解有机物，制成发酵后有机肥，实现了废物利用，同时还解决了环境污染的问题。再利用反渗透技术分离废水中的无机盐，将废水进一步分离为脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用，有利于节约水资源，余下的为高盐高氨氮水，可进入甲醇蛋白生产中，作为发酵配料用水重复利用，有利于减少生产过程中的无机盐投入，节省企业的生产成本，提高经济效益，发展循环经济。本发明最终可实现甲醇蛋白综合工业废水的零排放，与其他方法相比，本发明具有流程简单、处理效率高、系统能耗低的特点，能够实现废水的循环利用和零排放，有效降低生产成本，提高企业的经济效益，实现资源回收利用，有利于保护生态环境。

Claims (2)

1.一种甲醇蛋白综合废水的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A在18-30℃、进料量20T/h、离心力15000×g的条件下进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；
（2）将步骤（1）得到的轻相液体D在18-30℃、流量2T/h、进料压力0.4Mpa的条件下超滤浓缩至轻相液体D体积的1/10，分离获得浓缩液E和清液F；
（3）将步骤（1）得到的重相沉渣C及步骤（2）得到的浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；
（4）将步骤（2）得的清液F和甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，在18-30℃、工作压力为0.8MPa的条件下进行反渗透处理，浓缩至清液F和废水B总体积的1/3，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用，有利于节约水资源，实现水资源的循环利用；余量为高盐高氨氮水H，作为甲醇蛋白生产中发酵配料用水，在发酵生产过程中进行回收利用。
2.根据权利要求1所述的甲醇蛋白综合废水的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将甲醇蛋白生产过程中产生的冲洗废水A输送至GEA碟片式高速离心机，在18-30℃、进料量20T/h，离心力15000×g的条件下进行离心，分别获得重相沉渣C和轻相液体D；
（2）将步骤（1）得的轻相液体D输送至1000分子量超滤系统，在18-30℃、流量2T/h、进料压力0.4Mpa的条件下超滤浓缩至轻相液体D体积的1/10，分离获得浓缩液E和清液F；
（3）将步骤（1）得的重相沉渣C及步骤（2）得的浓缩液E，混合，作为制作有机肥的原料；
（4）将步骤（2）得的清液F及甲醇蛋白提取后处理过程中产生的废水B合并，输送至纯化水设备中，在18-30℃、工作压力为0.8MPa的条件下进行反渗透处理，浓缩至清液F和废水B总体积的1/3，分别获得脱盐水G和高盐高氨氮水H，其中，80%为氨氮含量低于20mg/L、电导率小于10μs/cm的脱盐水G，用于中水回用；余量为高盐高氨氮水H，进入甲醇蛋白生产中的发酵生产过程中进行回收利用。
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