从淀粉废水中提取蛋白饲料

买文宁，周荣敏
（郑州大学环境与水利学院，河南 郑州 450002）

　　摘　要：淀粉废水中主要含有蛋白质、脂肪、纤维素等，采用气浮分离技术能够从1t淀粉废水中提取5kg蛋白饲料，同时废水中的防和 CODcr去除率分别达 80％和 30％以上，减轻了后续生物处理的有机负荷。
　　关键词：淀粉废水；废水处理；气浮；蛋白饲料
　　中图分类号：X792
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455（2002）03－0057－02

　　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

参考文献：

　　[1] 严瑞楦，水处理剂手册[M].北京：化学工业出版社，2000.
　　[2] 范谨初，混凝技术[M],北京：中国环境科学出版社，1992.
　　[3] 陈翼孙，胡斌.气浮净水技术[M].北京：中国环境科学出版社，1991.
　　[4] 张自杰，钱易，章非娟.环境工程手册（水污染防治卷）[M].北京：高等教育出版社，1996

　　作者简介：买文宁（1962-），男，河南原阳人，副教授，硕士研究生导师，1994年毕业于清华大学，获工学博士学位，现工作于郑州大学，从事环境科学与工程、给水排水工程的教育科研与技术开发工作，电话（0371）3887431，[email protected]。