从淀粉废水中提取蛋白饲料

某味精厂以玉米为原料生产味精，味精产量为4×10⁴t/a，每生产1t味精消耗玉米约2.7t，玉米制淀粉过程中要排出大量的淀粉废水（黄浆水），每消耗1t玉米排出淀粉废水约5t，本厂淀粉废水的排放量为1520t／d，这些废水悬浮物和有机物浓度高，主要含有蛋白质、脂肪、纤维素等，对此有机废水进行预处理提取蛋白，能够获得营养丰富的蛋白饲料，而且减轻后续生物处理的负荷。采用沉淀法从淀粉废水中提取蛋白，沉淀性能差，特别是夏天，由于有机物腐败更不容易沉淀而且产品质量差。采用气浮法从淀粉废水中提取蛋白能够获得较好的效果，气浮法与沉淀法相比具有以下优点：可以实现连续化生产而且容易实现自动控制，得到的蛋白絮体含水量较小对后续的脱水与烘干有利，操作简单，运行稳定。

1 气浮分离机理

　　蛋白质为两性电解质，其等电点约为pH4.0－5.5，淀粉废水的pH值正好为蛋白质的等电点，因此淀粉废水中的蛋白具有自动凝聚的趋势，这种凝聚方式形成的絮粒很小，同时由于絮粒表面带有相同电荷及水化层的影响，絮粒很不稳定。加入无机高分子凝聚剂中和絮粒上的电荷，使絮粒易于靠近凝聚成较大的絮粒，加入有机高分子絮凝剂，可使絮粒之间通过吸附架桥作用形成较稳定的大絮团；无机凝聚剂主要是依靠中和粒子的电荷凝聚成絮粒，有机絮凝剂则主要依靠吸附架桥作用使絮粒凝聚成絮团，先加无机凝聚剂中和电荷，然后再加有机絮凝剂生成絮团，两者联合使用絮凝效果好而且可大大降低絮凝剂的用量^[1-2]。在加入无机高分子凝聚剂及有机高分子絮凝剂的同时，溶入适量的空气，使絮团附着大量的微气泡，絮团的比重小于水，即可实现气浮分离^[3-4]。

2 提取蛋白工艺

 

　　气浮提取蛋白工艺见图1。无机高分子凝聚剂采用聚合氯化铝（PAC），配制成浓度为5％－10％的水溶液，加入量为废水量的1％－2％；有机高分子絮凝剂采用聚丙烯酰胺（PAM），配制成0.05％－0．1％的水溶液，加人量为废水量的2％－4％。
　　淀粉废水从射流混合器中加入PAC进行混合凝聚，PAM从射流絮凝器中加人进行絮凝，反应混合液通过射流溶气器产生微气泡，流入气浮池进行气浮分离，气浮分离的湿蛋白采用板框压滤机进行脱水，脱水后的淀粉蛋白经管束烘干机制成蛋白饲料，气浮分离排出的清液进行后续生物处理。

 

3 主要构筑物及设备

　　 该处理系统的主要构筑物及设备见表1。

表１　　主要构筑物及设备

序号	名称	设计参数	数量	备注
1	集水池	HRT=6.0h	1座	钢筋混凝土
2	潜水泵	Q=64.0m3/h	2台	1用1备
3	射流混合器	Q=64.0m3/h	1套	成套设备
4	射流絮凝器	Q=64.0m3/h	1套	成套设备
5	射流溶气器	Q=64.0m3/h	1套	成套设备
6	平流气浮池	HRT=1.0h	2套	成套设备

4 工程运行效果

　　工程稳定运行期间进行了每天3次连续3d的监测，监测结果见表2。2001年4月～2001年9月本处理系统的运行效果见图2和图3。本废水处理系统在运行过程中每吨废水提取粗蛋白含量为35％左右的玉米蛋白饲料5.0kg，每天可以提取玉米蛋白饲料7.6t。

表2  淀粉废水气浮处理监测结果

监测时间	监测阶段	监测数据
		pH	SS/(mg.L-1)	CODcr/(mg.L-1)
2000.11.10	提蛋白前	4.39-4.65	6843	14467
	提蛋白后	4.48-4.80	1235	9737
	去除率		82.0%	32.7%
2000.11.11	提蛋白前	4.20-4.51	6476	13933
	提蛋白后	4.26-4.76	1216	9392
	去除率		81.2%	32.6%
2000.11.12	提蛋白前	4.19-4.48	6862	14022
	提蛋白后	4.50-4.87	1248	9421
	去除率		81.8%	32.8%

5 经济效益分析

　　本废水处理系统工程总投资为126.0万元，处理水量为1520m³／d，工程运行成本和运行效益见表3，本废水处理系统运行费用为147.9万元／a，在处理过程中获得蛋白饲料的产值为441.6万元／a，去除运行成本每年可以获得293.7万元的经济效益，同时SS和CODcr的去除率分别达到80％和30％以上，减轻了后续生物处理的有机负荷。

表3  工程运行成本和运行效果

项目	数量	单价	金额/（万元.a-1)
工资费	7人	750元/月	6.3
电费	35kW	0.50元/（kW.h）	15.1
药剂费		1500元/d	54.0
其它费		1700元/d	61.2
维修费	总投资×2%		2.5
折旧费	总投资×7%		8.8
运行成本合计			147.9
蛋白产值	2736t/a	1600元/t	441.6
经济效益			293.7