味精生产中膜分离技术应用分析
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【摘 要】膜技术目前在处理味精废水领域的应用越来越广泛，是实现味精行业节能减排和清洁生产的最佳选择之一，能有效地提取废水中的有机污染基本去除，有利于保护环境。本文对膜分离技术在味精发酵液中的应用作一个简单的探讨。
【关键词】发酵液 超滤膜 谷氨酸
近几年，随着国内味精产量的不断扩张，随之带来的环境污染也日趋严重，给我们赖以生存的环境带来了巨大的影响。味精产业链的不断延伸势必带来生产规模的的不断扩大，使该行业对周围环境的污染也不断加剧。而生产过程排放物对环境的污染反过来又严重制约着味精行业的健康发展。怎样减少污水排放实现良性循环、节约能耗、降低成本、提高效益，已是制约企业是否可持续发展的瓶颈。我国的科研人员围绕味精废水的处理工艺和综合利用做了大量的工作。其中，利用膜技术对高浓度味精废水进行分离试验，取得了重大突破，使味精废水稳定达到国家《污水综台排放标准》。
一、废水来源
某味精集团是一中型企业，年产味精10万t，各类废水年排放量800万t。其中的2500 t/d来自蛋白提取车间的高浓度废水，见表1。
表1 蛋白车间废水水质 mg/L
值
25 000 45 000 1.88
味精生产过程中，使用的淀粉、 等原料，是废水中 、 的主要来源，如果这部分废水未经处理直接进入生化池，则 和 会对活性污泥产生冲击和毒害作用，因此，只有降低废水的 和 ，才能保证废水安全地进入生化池进行处理，实现达标排放。
二、膜分离处理过程
1.预处理
其目的一是调整废水 值至膜装置允许范围，二是去除废水中部分 含量。取5种碱性材料分别进行试验，将废水水质 值调整为4.0时，测量废水水质 浓度并计算各种材料的市场费用。
2.膜分离
取不同规格的膜组件，组成5组，以滤过量、 和 截留量作为依据，选择最佳的组合，确定相关参数。
3.生化处理
每日向生化池中加入一定量的膜分离废水，测定生化池中SV30、MLSS和生化池出水水质，观察活性污泥的颜色、胶团形状，确定废水中 是否对其产生毒害作用，通过监测整套工艺出水水质，讨论处理效果。
三、分析
1.预处理
五种碱性材料试验结果见表2。
表2 五种碱性材料结果
材料名称废水 耗量（t/d） 费用（元/d） （mg/L）
工业纯碱（99%） 12.5 13 125 44 000
电石渣（50%） 40.0 1 200 42 000
液碱（30%） 25.0 13 000 44 000
熟石灰（99%） 17.5 1 750 40 000
生石灰（99%） 19.0 2 470 38 000
电石渣和熟石灰的费用较低，电石渣产渣量过大，熟石灰质量不稳定，两者对 的去除不如生石灰，确定生石灰为预处理过程中的中和材料。
2.膜分离
2.1膜组件配置
为了从种类繁多的膜组件中选择适宜的规格、型号，研究人员根据待处理废水的现状，筛选了五种组合，其配置如下：
高――卷配置：废水→截留分子量100 000中空纤维超滤膜→截留分子量30 000中空纤维超滤膜→截留分子量3 000卷式超滤膜→透过液。
中――卷配置：废水→截留分子量100 000中空纤维超滤膜→截留分子量10 000中空纤维超滤膜→截留分子量3 000卷式超滤膜→透过液。
反渗配置：废水→截留分子量3 000卷式超滤膜→截留分子量100-1 000纳滤膜→反渗透膜→透过液。
卷――纳配置：废水→截留分子量3 000卷式超滤膜→截留分子量100~1 000纳滤膜→透过液。
纳滤配置：废水→截留分子量100~1 000纳滤膜→透过液。
2.2组件选择
取预处理后废水， r为24 900 mg/L， 为38 000 mg/L， 值为4.0，以废水透过率、 截留率、 截留率为测试指标，为了更详细的说明选择组件配置的优势，我们可以通过表3比较来说明：
表3 膜组件配置结果
名称 浓度
（mg/L） 截留率（%） 浓度（mg/L） 截留率（%） 废水透过率（%）
高―――卷配置 23 400 6.0 32 700 13.9 30.0
中―――卷配置 23 100 7.2 31 200 17.9 30.0
反渗配置 700 97.2 80 99.8 20.0
卷―纳配置 6 610 73.5 4 640 87.8 60.0
纳滤配置 8 060 67.6 5 810 84.7 40.0
高――卷配置和中――卷配置对 和 截留率不高，说明分子量较大的超滤膜对废水处理效果不明显；反渗配置虽然对 和 有较高的截留率，而废水透过率太低，反渗膜不是理想的处理材料；纳滤膜对降低废水 和 浓度起到关键作用，但卷――纳配置可以保证纳滤膜的正常运行，提高废水透过率，因此，选择卷――纳配置是比较理想的。
3.3 生化处理
每天向生化池中加入定量的膜分离废水，1个月后测试统计结果见表4。
表4 生化处理膜分离废水对活性污泥影响
项目 加膜分离水前 加膜分离水后
值
5.5~6.5 5.0~6.0
进水 （mg/L） 2 000~3 000 2 000~3 000
MLSS（mg/L） 1 500~2 000 1 500~2 000
20~30 20~30
出水 （mg/L） <300 <300
通过观察，生化池中活性污泥的活性在加入膜分离废水前后并无明显改变，废水污染的重要指标 达到国家规定标准，因此，利用膜分离与生化技术相结合处理高浓度味精废水是可行的。
四、应用效果
该味精集团公司2009年应用于整套废水处理工艺至今，废水处理结果见表5。
表5 味精集团废水处理结果mg/L
值
工艺入口 24 000 12 500 1 860 1.88
最终出水 276 137 114 7.06
外排废水水质稳定达到国家《污水综合排放标准》二级，同时与该公司传统处理工艺相比，每年可节约运行费用3 880万元。
参考文献：
[1]高以恒，叶凌碧耘《膜分离技术基础》科学出版社，1988.
[2]李平凡，味精行业清洁生产[J]中国酿造，2008（8）.
[3]于信令，味精工业手册[M]1北京：中国轻工业出版社，1994.
[4]尤新，李红兵《发酵工业面临的问题与采用膜分离技术的前景》膜科学与技术1997，17（4）.
[5]许赵辉，王焕章，赵亮等，《超滤膜除谷氨酸发酵液中菌体对等电提取收率的影响》膜科学与技术，膜科学与技术2000，20
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