1 味精废水的污染治理现状及其特点
1.1 味精废水的污染及治理现状
味精生产过程中产生的废水量很大,处理比较困难。据报道,每生产1t味精,大约要排出10-15t提取谷氨酸后的母液,全国每年要排放1000多万t这种高浓度有机废水。不仅严重污染了自然环境,而且制约了味精行业的发展。虽然味精生产企业、科研机构及有关的大专院校都对味精废水的治理进行了大量的研究。但是,目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大,或者日常运行费用过高,大多数味精厂无法承受,不得不长期维持超标排放的现状。
1.2 味精废水的特点
味精生产过程中排放的低浓度及中等浓度的废水(CODCr=800-3000mg/L),如淘米水、洗布水、离交冲柱水及精制冲洗水等,治理起来相对容易,对环境的污染也较小。
通常所说的味精废水是指味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。由于谷氨酸的提取工艺不同,排放的废水水质也有所差别。但大多都具有CODCr高、BOD5高、菌体含量高、硫酸根(改用硫酸调pH前为氯离子)含量高、氨氮含量高及pH值(1.5-3.2)低“五高一低”的特点。味精废水中含有许多宝贵的资源。据报道,废水中残留的谷氨酸约为1.2%-1.5%,甚至可以高达2%,占发酵醪液中谷氨酸含量的20%-25%。
废水中含有的大量菌体是*蛋白源,粗蛋白含量约占70%-80%。这些有用物质白白排放,每年造成约10多亿元人民币的损失。因此,根据味精废水的特点,须采取切实有效的措施,对其进行综合治理。在减小废水对环境造成污染的同时,回收废水中的菌体蛋白,取得一定的经济效益和环境效益。
1.3 味精废水排放标准
GB8978-96对味精行业规定的污水综合排放二级标准为:pH=6-9;色度≤80倍;SS≤200mg/L;BOD5≤150mg/L;COD≤300mg/L;NH3-N≤25mg/L。
2 电渗析法处理味精废水工艺流程
2.1 电渗析技术原理及其特点
电渗析(ED)技术是将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐淡化和浓缩两个系统,利用离子交换膜的选择透过性,来达到溶液浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜分离技术。其原理,在直流电场作用下,以电位差为推动力,原水中阳离子向阴极迁移,淡化室中的阳离子透过阳膜进入浓缩室,但浓缩室中的阳离子受阻于阴膜而留下;同时,原水中阴离子向阳极迁移,淡化室中的阴离子透过阴膜进入浓缩室,但浓缩室中的阴离子受阻于阳膜而留下;于是从淡化室和浓缩室可分别得到淡化液和浓缩液。电渗析技术具有以下优点:① 能量消耗低。② 药剂耗量少,环境污染小。③ 对原水含盐量变化的适应性强。④ 操作简单,易于实现机械化、自动化。⑤ 设备紧凑耐用,预处理简单。&水的利用率高。但它也存在不足,即在运行过程中易发生浓差极化而产生结垢等。
2.2 工艺流程
味精是一种被广泛使用的食品增鲜剂,国内有200多家味精厂(车间),味精的年产量15万t以上,每生产1t味精将产生25~30m3的高浓度有机废水,因此,每年排出的味精废水总量达4×106m3以上。味精废水水量大,有机物含量高、COD达20~30g/L,悬浮物及氨氮含量高,pH值低、处理难度极大。我国从70年代末就开始研究味精废水的处理方法,至今尚未有很大突破,其问题的关键就在于味精废水中Cl-的浓度极高,一般冷冻等电点法生产味精排出的废水中氯离子的含量达10~30g/L。对厌氧处理过程产生了抑制,研究表明:当Q(Cl-)<6g/L时,Cl-对厌氧过程的抑制作用将不明显。因此,为了使废水中Cl-的质量浓度降至6g/L以下,采用电渗析法,然后再用隔板式厌氧生物反应器(BAR)进行处理。设计的味精废水处理工艺流程如下:味精废水→预处理→电渗析→厌氧→好氧。
2.3 废水水样分析及预处理
1)水质分析。实验所取废水为某味精厂的发酵母液。其水质PH=3.2g/L,GA=14.22g/L,Cl-=16.776g/L,CODCr=33.880g/L,SS=3.894g/L,TN=8.334g/L,NH3-N=2.774g/L,总糖=6.587g/L,还原糖=5.445g/L。
2)预处理。味精废水中含有大量菌体,菌体中蛋白含量在50%以上。采用加热法可使蛋白质变性凝聚,以除去废水中的菌体。将废水加热到不同的温度,静置10min后取上清液,用721型分光光度计测定透光率,结果加热到77~80℃时,可使菌体变性凝聚,废水变得透明。经超滤后,透光率可达95%。
3 味精废水治理技术的发展展望
要彻底地治理味精废水造成的污染,清洁生产和综合利用是发展的趋势。一方面,须改进味精生产工艺现状,积极探索研究新工艺、新方法,大力推广清洁生产,从源头上遏制污染的产生;另一方面,对产生的味精废水须处理和利用相结合,尽可能提取废水中有用物质,实现经济效益和环境效益的双丰收。
对于前者,味精闭路循环等生产工艺已经闯出了很好的路子,进一步完善后必然会有更好的应用前景。对于后者,尚需开发一些工艺更简单、回收效率更高、能耗更低、无二次污染的综合利用工艺。从多年的生产、试验和研究结果看来,单独采用某一种方法治理难以达到满意的效果。在味精废水的治理中,须根据生产的工艺、废水的水质水量、当地的环境以及回收利用的情况,联合采用物理的、化学的以及生物的方法,并进行优化组合,方可实现味精废水的综合治理。