3.6.2檸檬酸行業
在國家政策的指導下,檸檬酸行業中企業在生產中引進和開發了許多清潔生產技術,這些清潔生產技術也可概括為生產源頭、生產過程、末端治理、生產設備四個方麵。
3.6.2.1生產源頭方麵
通過改造和馴化現有檸檬酸生產菌種提高國內檸檬酸行業的發酵產酸水平,即通過提高單位體積的產酸率從而可到達降低水耗、減少CODCr排放的目的。發酵菌種產酸率每上升1%就將減少5%~8%水分蒸發,同時隨著產酸水平的提高,噸產品汙水產生量和CODCr產生量也相應減少。
現階段檸檬酸企業使用生產菌種還是20世紀90年代的T.419(天津工微所)和Co.827(上海工微所)的老菌種,產酸率十多年來一直徘徊在12%~13%左右。近年來研究發現,酵母菌種可能比黑曲黴菌種更有前途,它具有抗雜菌能力強、對原料和環境的適應性更好等優點,其產酸率最高可達20%。酵母菌種是檸檬酸行業未來最具發展潛力的菌種,有待於進一步開發。
3.6.2.2生產過程方麵
3.6.2.2.1新型色譜分離提取技術的應用
現階段檸檬酸企業采用的生產工藝基本上都是采用鈣鹽沉澱法。每噸檸檬酸成品要消耗大量硫酸和碳酸鈣,且產生大量的廢氣、廢水、廢渣。
針對以上問題,目前采用新型色譜分離提取技術替代鈣鹽沉澱法來分離提取檸檬酸。新型色譜分離提取技術產品檸檬酸的提取率大於98%。該工藝汙染物排放小,真正實現清潔生產。在實現清潔生產的同時,顯著提高了產品質量,大幅降低生產成本。同時大大降低用量水,降低化學品消耗和能耗,提高了整個生產水平,且無固體廢渣、廢氣產生。
3.6.2.2.2一次噴射液化取代二次噴射液化
傳統的檸檬酸生產過程需要二次噴射液化(液化與糖化),近幾年,部分檸檬酸企業再生產中采用一次噴射液化取代二次噴射液化,此方法可降低能耗30%左右,是一種新型噴射液化方法,現正在行業內推廣使用。
3.6.2.2.3管束幹燥機廢汽回收綜合利用技術的應用。
綜合利用技術的應用同3.6.1.2.3中的敘述。
3.6.2.3末端治理方麵
3.6.2.3.1固體廢棄物的綜合利用
檸檬酸生產過程中產生的固體廢棄物主要為硫酸鈣,同時還有一些爐渣、厭氧汙泥、好氧汙泥、菌絲體、蛋白渣等固體廢棄物。
現階段檸檬酸環保達標生產企業均將生產過程中的爐渣和硫酸鈣作為建材使用,徹底解決了硫酸鈣的汙染問題;檸檬酸厭氧汙泥產生量多、顆粒大、均勻等特性,適合給其他汙水處理作為菌種,厭氧汙泥也可作為一種商品進行出售;好氧汙泥均作為肥料提供給農民;蛋白渣、菌絲體經過幹燥蛋白含量很高,已經成為飼料行業的搶手貨。
3.6.2.3.2沼氣的綜合利用
檸檬酸生產產生的高濃廢水(濃糖水、洗糖水)經過處理可產生沼氣,國內環保水平較高生產企業將厭氧產生的沼氣用來發電。同時沼氣發電尾氣溫度一般在500~600℃,尾氣能量很大,大多數企業將其用於蛋白渣、菌絲體幹燥,還有部分企業將其用於加熱鍋爐,更有企業二者聯合使用,使能量可充分利用。
3.6.2.3.3洗糖水等廢水再生利用技術的應用
針對檸檬酸生產過程用水量大,各生產環節用水基本獨立,搭配不合理的問題,為達到節約用水的目的,在大型檸檬酸企業中大都采用了洗糖水等廢水再生利用成熟技術,具體技術如下:
(1)每噸檸檬酸產品可產生濃糖水10~12t,CODCr濃度在20~30g/L,廢水中對於回用有害物質主要有易炭、焦糖類物質、菌絲體分泌物和殘留的碳酸鈣等,回用時要對濃糖水進行預處理,處理方法主要有:添加活性炭,按1%~2%比例添加,然後過濾去除活性炭吸附的雜質,調整pH、溫度,去投料水,還有部分濃糖水回用作調漿水。
(2)洗糖水水量20~25t,洗糖水采用冷卻水並且梯次使用。
(3)冷凝水、冷卻水水量40~50t,CODCr濃度50~100mg/L,冷凝水是蒸汽經過換熱後產生的。利用汽液分離閥把水從蒸氣分離開來,分離出來的水彙集在一起,用泵打回鍋爐房或生產車間使用。冷卻水是用水作為介質進行冷卻,主要在糖化階段、發酵階段、結晶階段和製冷階段等的設備中換熱產生。現在大部分生產企業都將這兩項廢水回用或進循環水池循環利用。
3.6.2.4生產設備方麵
3.6.2.4.1提高發酵罐容積,裝配發酵罐變頻電機
檸檬酸現在已經有500m3發酵罐。發酵罐容積提高能大大降低單位產品、單位體積能耗,提高發酵效率。同時配合發酵罐變頻電機使用,節電5%以上。
電機方麵的節能選用同味精生產中3.6.1.4.1。
3.6.2.4.2蒸汽蓄熱器在檸檬酸行業的應用
蒸汽蓄熱器的應用與味精生產中一樣,見3.6.1.4.2。
3.6.2.4.3新型降膜蒸發器的應用
新型降膜蒸發器應用同味精生產中的3.6.1.4.3。
3.6.2.4.4膜處理技術
檸檬酸行業的膜處理技術與味精生產中的膜處理技術一樣,見3.6.1.4.4。3.6.3酒精行業
為降低廢水治理的投資、能耗、運行費用,酒精行業已將原料、生產工藝、綜合利用、廢水治理等作為一個整體綜合考慮(即清潔生產),並已成功地研究與開發了一些新工藝、新技術、新設備等。
以玉米、薯幹為原料生產酒精的節能減排生產工藝流程,每一個工藝均是清潔生產工藝與設備,酒精工業的節能減排生產應包括原料的綜合利用、酒精生產工藝與設備、節能降耗、生產過程的控製、綜合利用與廢水治理,生產組織與管理等。當然,它的主要發展方向是節能與酒精糟的綜合治理。目前,已有相當部分酒精廠采用低能耗的雙酶法液化、糖化工藝和高溫活性幹酵母連續發酵工藝,同時,正在開發發酵成熟醪的差壓蒸餾工藝與設備和玉米酒精糟生產DDGS工藝與設備。所有這些,將使生產1t酒精的總能耗從700~1300kg(尚未包括生產蛋白飼料)標煤下降到500~600kg(包括生產蛋白飼料),同時達到酒精生產無汙染物排放。
目前,酒精行業尚未有一家企業全部采用酒精生產最新工藝流程的新工藝、新技術、新設備。不少企業隻是部分采用。
3.6.3.1冷卻水、餘餾水回用生產
酒精生產的蒸煮醪與糖化醪的冷卻(分別從100℃冷卻到60℃與從60℃冷卻到30℃)、保持發酵溫度(30℃)、發酵成熟醪蒸餾酒精時冷凝與冷卻酒精(78.3℃酒精蒸氣冷凝並冷卻成酒精液體)等均需排出大量冷卻水,這部分水未經汙染直接外排實是浪費。如能將其合理利用,則就能產生較好的經濟、環境效益。酒母罐、發酵罐、成品冷卻器等冷卻水水溫30℃左右,可泵入儲水池經壓力罐用於白酒車間或繼續用於酒精車間冷卻水;糖化罐、二三四分凝器的冷卻水水溫50℃左右,可泵入高位罐繼續用於白酒包裝車間和粉漿罐拌料;水經軟化處理,再經第一分凝器冷卻後水溫可達70℃,再經酒精糟換熱器換熱,使鍋爐用水溫度達75~80℃;精餾塔底餘餾水可用來衝洗發酵罐。