味精生產(chǎn)分為水解和發(fā)酵兩種方法,現(xiàn)主要采用發(fā)酵法。此法以糧食為原料,水解、發(fā)酵生成谷氨酸,再中和結(jié)晶生成味精。生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的濃硫酸、濃氨水等。據(jù)統(tǒng)計(jì):某味精廠每生產(chǎn)1t 味精約需0. 8t 濃硫酸和0. 4t 濃氨水,排放高濃度廢水20t 左右。以硫酸作為原料生產(chǎn)味精的廠家,其廢水中NH3-N 濃度達(dá)10000mg/ L ,SO4²-
濃度達(dá)28000mg/ L ,并且pH 值低,一般為3 左右。低pH 值、高濃度的SO4²-和NH4+的廢水將抑制微生物生長(zhǎng),不利于生化處理。通過(guò)石灰中和不但能調(diào)節(jié)味精廢水的pH 值,而且經(jīng)過(guò)吹脫后,能有效地降低廢水中SO4²-和NH3
-N含量,削減部分COD。從而減輕后序工段的負(fù)荷,利于生化處理。

1 　味精廢水的水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

1. 1 　水質(zhì)
以某公司的味精廢水為例。該廠味精廢水水質(zhì)見(jiàn)表1 。

1. 2 　檢測(cè)方法

COD :重絡(luò)酸鉀法;SO4²-:鉻酸鋇分光法;NH3-N蒸餾滴定法;pH:pSH —3TC 酸度計(jì);SS :重量法。

1. 3 　國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)

執(zhí)行1996 年10 月4 日國(guó)家環(huán)�？偩种贫ǖ腉B8978 —1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.  1　蛋白提取工段

該過(guò)程以烯酸鈉為絮凝劑,味精廢水溫度需控制在50 ℃左右,通過(guò)氣浮法提取水中蛋白,每80t 廢水可提干蛋白1t 左右,使廢水的污染負(fù)荷大大降低。COD可降低30 %～40 % ,SS 降低70 %～80 % ,提取的蛋白營(yíng)養(yǎng)豐富,可作為飼料,干蛋白市場(chǎng)售價(jià)1800～2000元/ t ,經(jīng)濟(jì)效益非�？捎^。以某公司的廢水為例,處理效果見(jiàn)表2 :

表2 　蛋白提取效果表(mg/ L)

2. 2　化學(xué)處理工段

味精廢水經(jīng)蛋白提取后,對(duì)COD 與SS 有所削減,但廢水中的SO4²-濃度變化不大,pH 值為3 左右。高濃度的SO4²-、NH3-N對(duì)生化段的厭氧菌和好氧菌將產(chǎn)生抑制作用。據(jù)報(bào)道，SO4²-的濃度達(dá)到5000mg/ L 時(shí),對(duì)微生物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。當(dāng)NH3-N濃度高于1500～3000mg/ L 時(shí),pH 高于7. 5 時(shí)產(chǎn)生抑制作用。NH3-N濃度高于3000mg/ L 時(shí),無(wú)論pH高低,都有抑制作用。因此,必須在中和沉淀段降低SO4²-和NH3-N濃度。Ca (OH) 2 以其價(jià)格低,對(duì)SO4²-和NH3-N具明顯降低作用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用,其作用機(jī)理如下:

CaSO4 的溶度積Ksp = 1. 96 ×10﹣4。隨著石灰量的增加,使得反應(yīng)(3) 的平衡向著生成CaSO4 的方向移動(dòng)。反應(yīng)(2) 的平衡向著生成NH3 的方向移動(dòng)�？捎么得摲椒ㄈコ齆H3 。而SO4²-與Ca2 +生成CaSO4 沉淀。石灰用量與pH 值的關(guān)系見(jiàn)圖1 。隨著石灰量增加,pH 值逐漸升高,當(dāng)pH 值達(dá)到6 時(shí),廢水僅需石灰8. 3kg/ m3 ,而當(dāng)pH = 10 時(shí),石灰用量為38kg/ m3 ,為pH = 6 時(shí)的近5 倍。

圖2 、3 、4 中隨著pH 值升高,SO4²-、NH4+ 、COD去除率逐漸增大, pH 值調(diào)節(jié)到6 時(shí),SO4²-濃度為15336mg/L , NH4+ 濃度為6375mg/ L , COD 濃度為29327mg/ L ;而當(dāng)pH = 11 時(shí)，SO4²-濃度為2439mg/ L ,NH4+ 濃度為2327mg/ L , COD 濃度為20730mg/ L 。SO4²-、NH4+ 、COD 分別是pH = 6 時(shí)的16 %、37 %、71 %。表明石灰用量越大,對(duì)污染物各項(xiàng)指標(biāo)的去除效果越好,但并不經(jīng)濟(jì),將大大增加廢水的運(yùn)行費(fèi)用。其最佳pH 值為9 。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

中和處理后產(chǎn)生的CaSO4 沉渣可用來(lái)生產(chǎn)石膏板。文獻(xiàn)報(bào)道,CaSO4/ t 生產(chǎn)石膏板可獲利100 元。中和處理經(jīng)吹脫產(chǎn)生的NH3 經(jīng)回收后,仍可創(chuàng)一部分效益。

2. 3　UASB 處理工段

有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,UASB 反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)參數(shù)為:COD 控制在5000mg/ L ,容積負(fù)荷10～15kgCOD/ m3.d ,COD 去除率80 % ,操作溫度為38 ±1 ℃。

圖3 　pH 值與NH4+ 濃度的關(guān)系

圖4 　pH 值與COD 的關(guān)系

根據(jù)上述要求,中和處理后的廢水需4 倍稀釋后方可進(jìn)入U(xiǎn)ASB 反應(yīng)器, 稀釋后的廢水COD 為5000mg/ L ,SO4²-為700 mg/ L左右,NH4+ 為700 mg/ L左右,可直接進(jìn)入?yún)捬跆幚砉ざ�。厭氧菌取向淀粉廢水厭氧污泥,接種量為25 %(v/ v) 。不同比例的味精廢水濃度從低到高依次進(jìn)料。馴化啟動(dòng)時(shí)間為3 個(gè)月,水力停留時(shí)間4d , COD 逐漸由2000mg/ L ～5000mg/ L 。UASB 反應(yīng)器的出水COD 為1000mg/ L左右, 去除率為80 % ,SO4²-去除率為60 %左右, 而NH3-N 濃度有所升高,到達(dá)1000 mg/ L ,NH3-N 濃度的提高與厭氧系統(tǒng)的氨化細(xì)菌降解氨基酸和蛋白質(zhì)有關(guān)。其處理效果見(jiàn)表3 。

表3 　UASB運(yùn)行效果表(mg/ L)

2. 4　SBR 工段
SBR 法能有效的去除COD 和NH3-N ,硝化反硝化作用強(qiáng),是處理該廢水的較好方法。

SBR 設(shè)計(jì)參數(shù)

反應(yīng)期:整個(gè)過(guò)程曝氣、攪拌交替進(jìn)行,可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

沉降期:2h

排水期:0. 5h

閑置期:閑置期一般不超過(guò)20h ,缺氧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將降低污泥活性。

SBR 運(yùn)行效果見(jiàn)表4 :

表4 　SBR運(yùn)行效果表(mg/ L)

3 　結(jié)論

味精廢水中NH4+與SO4²-濃度高,在進(jìn)入生化工段后,需進(jìn)行適當(dāng)處理。用Ca (OH2 ) 作為中和劑,既調(diào)節(jié)廢水pH 又能有效降低水中的SO4²-和NH4+ 。SBR 工藝是一種間歇式生化處理工藝。它工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單,建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用低,硝化和反硝化作用強(qiáng),對(duì)于味精廢水中NH3-N 有極好的處理效果。