CN111573891A - 一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺 - Google Patents

一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其采用离心、热交换、热变性等工艺将甘薯粉浆水中的蛋白分离回收，同时将蛋白分离后的脱氮废液与甘薯洗薯废水通过细格栅除杂、混合均化、沉淀、消毒处理进行还田利用。上述甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，通过梯级回收利用废水中的氮资源，实现了资源梯级利用，提高了资源利用效率。本发明通过能源的多级利用和重复利用，最大化的实现了废水资源化利用，避免了传统的末端处理方式，节省废水处理工程建设及运行投资，增加企业效益。

Description

一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺
技术领域
本发明涉及资源回收利用技术领域，特别是涉及一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺。
背景技术
甘薯富含淀粉,是重要的淀粉生产原料。甘薯淀粉加工需要大量的水,传统方法加工1吨鲜甘薯需要5吨左右清水。甘薯淀粉生产过程产生的废水主要包括甘薯洗薯废水和甘薯粉浆水，其中清洗甘薯的废水(即甘薯洗薯废水)可通过简单的沉淀过滤得以重复使用，洗脱淀粉的废水(即甘薯粉浆水)中含有可溶糖、蛋白质、氨基酸、矿物质等，是一种富含有机质及氮、磷、钾的高浓度有机废水，这些物质在微生物的作用下容易腐败，产生有机酸和异臭味，直接排放对水体污染严重。
由于甘薯淀粉行业季节性生产特性，现有的生化处理工艺无法实现经济达标处理，环境保护成为限制行业发展的关键环节。甘薯淀粉废水同时是一种具有很好回收价值的资源，从废水中回收蛋白作饲料是目前资源化利用的主要方式，但由于现有回收技术工艺投资大、能耗高，运行不稳定阻碍了该方式的应用。此外，利用废水中氮、磷、钾作肥料还田利用也是一种方式，但是由于废水本身对同科作物具有毒害作用，且有机物浓度高，对农业生产具有一定的限制。
发明内容
基于此，有必要针对甘薯淀粉废水的成分特点以及甘薯淀粉生产特点，提供一种甘薯淀粉废水资源化利用工艺，不仅能够实现资源回收，同时还可以解决废水作为肥料还田利用时存在的问题，有助于行业高质量发展。
一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，所述甘薯淀粉废水包括甘薯洗薯废水和甘薯粉浆水，包括以下步骤：
(1)采用离心筛将甘薯粉浆水中的颗粒淀粉、细纤维等成分分离，得到蛋白液，所述蛋白液的固含量≤5％；
(2)将蛋白液通过一级换热器进行热交换，使蛋白液温度升至40-45℃；
(3)将蛋白液通过二级换热器进行热交换，使蛋白液温度升至60-65℃；
(4)将经过二级换热的蛋白液与蒸汽混合，加热至105℃以上进行热变性絮凝；
(5)采用卧螺离心机将絮凝后的蛋白液进行蛋白分离，并将分离的蛋白干燥；
(6)将蛋白分离后的脱氮废液与甘薯洗薯废水通过细格栅除杂，再进入均化池混合均化，在混合均化池中通过废气进行曝气混合均化；
(7)混合废液在沉淀池中进行沉淀，沉淀时间不小于4h；
(8)沉淀池溢流液进入消毒池消毒，废水消毒后进行还田利用。
上述甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，通过梯级回收利用废水中的氮资源，实现了资源梯级利用，提高了资源利用效率。
在其中一个实施例中，所述一级换热器中的热源为蛋白分离后的脱氮废液。
在其中一个实施例中，所述二级换热器的热源为絮凝后的蛋白液。
在其中一个实施例中，所述分离蛋白的干燥通过气流烘干实现。
在其中一个实施例中，所述脱氮废液的氮含量为600-1000mg/L。
在其中一个实施例中，所述混合均化的时间≥4小时，混合均化后混合废液的氮含量为400-700mg/L。
在其中一个实施例中，所述曝气混合均化使用的废气为干燥分离蛋白的热气流，其热风温度为40-50℃，风量为80000-120000m3/h。
在其中一个实施例中，所述消毒采用臭氧消毒，臭氧浓度20-30mg/L，接触时间10-15min。
在其中一个实施例中，所述废水消毒后还田利用的施用量为40-100m3/亩。
上述甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，采用余热(蛋白烘干热风)进行爆气混合均化，能源利用效率高。
本发明通过能源的多级利用和重复利用，最大化的实现了废水资源化利用，避免了传统的末端处理方式，节省废水处理工程建设及运行投资，增加企业效益。
附图说明
图1是本发明甘薯淀粉废水资源化利用工艺的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的方法如下：
一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，所述甘薯淀粉废水包括甘薯洗薯废水和甘薯粉浆水，包括以下步骤：
(1)采用离心筛将甘薯粉浆水中的颗粒淀粉、细纤维等成分分离，得到蛋白液，所述蛋白液的固含量≤5％；
(2)将蛋白液通过一级换热器进行热交换，热源为蛋白分离后的脱氮废液，使蛋白液温度升至40-45℃；
(3)将蛋白液通过二级换热器进行热交换，热源为絮凝后的蛋白液，使蛋白液温度升至60-65℃；
(4)将经过二级换热的蛋白液与蒸汽混合，加热至105℃以上进行热变性絮凝，絮凝后的蛋白液作为二级换热的热源；
(5)采用卧螺离心机将絮凝后的蛋白液进行蛋白分离，并将分离的蛋白通过气流烘干干燥，蛋白分离后的脱氮废液中氮含量为600-1000mg/L，并将脱氮废液作为一级换热的热源；
(6)将蛋白分离后的脱氮废液与甘薯洗薯废水通过细格栅除杂，再进入均化池混合均化，利用干燥分离蛋白的热气流对混合废液进行曝气混合均化，热风温度为40-50℃，风量为80000-120000m3/h，混合废液在混合均化池的停留时间≥4小时，混合均化后混合废液的氮含量为400-700mg/L；
(7)混合废液在沉淀池中进行沉淀，沉淀时间不小于4h；
(8)沉淀池溢流液进入消毒池消毒，采用臭氧消毒，臭氧浓度20-30mg/L，接触时间10-15min，混合废液消毒后还田利用，根据废水、土壤氮含量及种植作物种类每亩废水施用量为40-100m3。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、梯级回收利用废水中的氮资源，实现资源梯级利用，提高资源利用效率；
2、废水采用余热(蛋白烘干热风)进行曝气混合均化，能源利用效率高；
3、废水资源化利用，避免传统的末端处理方式，节省废水处理工程建设及运行投资，增加企业效益。
实施例
(1)采用离心筛将甘薯粉浆水中的颗粒淀粉、细纤维等成分分离，得到蛋白液，所述蛋白液的固含量≤5％；
(2)将蛋白液通过一级换热器进行热交换，热源为蛋白分离后的脱氮废液，使蛋白液温度升至40-45℃；
(3)将蛋白液通过二级换热器进行热交换，热源为絮凝后的蛋白液，使蛋白液温度升至60-65℃；
(4)将经过二级换热的蛋白液与蒸汽混合，加热至105℃以上进行热变性絮凝，絮凝后的蛋白液作为二级换热的热源；
(5)采用卧螺离心机将絮凝后的蛋白液进行蛋白分离，并将分离的蛋白通过气流烘干干燥，蛋白分离后的脱氮废液中氮含量为600-1000mg/L，并将脱氮废液作为一级换热的热源；
(6)将蛋白分离后的脱氮废液与甘薯洗薯废水通过细格栅除杂，再进入均化池混合均化，利用干燥分离蛋白的热气流对混合废液进行曝气混合均化，热风温度为45℃，风量为100000m3/h，混合废液在混合均化池的停留时间≥4小时，混合均化后混合废液的氮含量为400-700mg/L；
(7)混合废液在沉淀池中进行沉淀，沉淀时间不小于4h；
(8)沉淀池溢流液进入消毒池消毒，采用臭氧消毒，臭氧浓度25mg/L，接触时间12.5min。混合废液消毒后还田利用：
地块一、土壤氮含量0.84g/kg，废水氮含量700mg/kg，种植玉米，每亩废水施用量100m3；
地块二、土壤氮含量0.84g/kg，废水氮含量700mg/kg，种植小麦，每亩废水施用量60m3；
地块三、土壤氮含量1.32g/kg，废水氮含量400mg/kg，种植玉米，每亩废水施用量60m3；
地块四、土壤氮含量1.32g/kg，废水氮含量400mg/kg，种植小麦，每亩废水施用量40m3；
地块五、土壤氮含量1.16g/kg，废水氮含量520mg/kg，种植玉米，每亩废水施用量70m3；
地块六、土壤氮含量1.16g/kg，废水氮含量520mg/kg，种植小麦，每亩废水施用量50m3。
采用本发明的甘薯淀粉废水资源化利用工艺，蛋白回收可以增加企业直接经济效益150元/t-淀粉；每亩农田肥料投入可以节省200元；相比废水直接还田，减少企业所需流转的农田面积40％以上；相比末端处理，减少废水处理工程的建设投资及运行成本400元/t-淀粉。
通过采用上述甘薯淀粉废水的资源化利用工艺及进行的实际还田利用试验，实现了对甘薯粉浆水中的蛋白进行回收，同时降低废水中有机物含量的目的；并且利用废气余热对混合废液进行曝气混合均化，扩大了废水还田应用范围，实现废水中氮、磷、钾等资源利用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，所述甘薯淀粉废水包括甘薯洗薯废水和甘薯粉浆水，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用离心筛将甘薯粉浆水中的颗粒淀粉、细纤维等成分分离，得到蛋白液，所述蛋白液的固含量≤5％；
(2)将蛋白液通过一级换热器进行热交换，使蛋白液温度升至40-45℃；
(3)将蛋白液通过二级换热器进行热交换，使蛋白液温度升至60-65℃；
(4)将经过二级换热的蛋白液与蒸汽混合，加热至105℃以上进行热变性絮凝；
(5)采用卧螺离心机将絮凝后的蛋白液进行蛋白分离，并将分离的蛋白干燥；
(6)将蛋白分离后的脱氮废液与甘薯洗薯废水通过细格栅除杂，再进入均化池混合均化，在混合均化池中通过废气进行曝气混合均化；
(7)混合废液在沉淀池中进行沉淀，沉淀时间不小于4h；
(8)沉淀池溢流液进入消毒池消毒，废水消毒后进行还田利用。
2.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述一级换热器中的热源为蛋白分离后的脱氮废液。
3.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述二级换热器的热源为絮凝后的蛋白液。
4.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述分离蛋白的干燥通过气流烘干实现。
5.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述脱氮废液的氮含量为600-1000mg/L。
6.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述混合均化的时间≥4小时，混合均化后混合废液的氮含量为400-700mg/L。
7.根据权利要求4所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述曝气混合均化使用的废气为干燥分离蛋白的热气流，其热风温度为40-50℃，风量为80000-120000m3/h。
8.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述消毒采用臭氧消毒，臭氧浓度20-30mg/L，接触时间10-15min。
9.根据权利要求1所述的甘薯淀粉废水的资源化利用工艺，其特征在于，所述废水消毒后还田利用的施用量为40-100m3/亩。
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