发酵工业存在的主要问题及解决措施样本.docx
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发酵工业存在的主要问题及解决措施样本
发酵工业存在重要问题及解决办法
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1国内发酵工业现状 国内发酵工业是将老式发酵工艺和当代生物工程技术相结合基本产业,也是当代工业生物工程技术详细应用产业。
国内发酵工业当前已发展形成了具备一定规模和技术水平门类比较齐全独立工业体系。
其中,一某些产品发酵生产工艺及技术已接近或达到世界先进水平,并且掌握了核心工艺技术拥有知识产权。
当前,国内已经是味精、柠檬酸世界第一大生产国。
国内发酵行业重要产品产量、出口量及同比增长率。
国内生物发酵工业全年生产值约2780亿人民币,全年产品总产量为2429万吨,比略有增长。
其中,味精、淀粉糖由于价格等因素导致产量下降,而氨基酸、酵母、酶制剂行业保持了持续增长。
,氨基酸产品年产量为400万吨,有机酸产品年产量为158万吨,功能发酵制品年产量为310万吨。
国内发酵工业重要产品出口总量为万吨,比增长了%。
近年来,随着食品发酵工业迅速发展和人口不断增长,工业用粮也在不断增长,工业大量使用粮食导致了与人类争粮局面。
与此同步,这些公司排放废水、废渣也极大地污染了环境,不但消耗了大量粮食、能源和水资源,并且也严重制约了自身发展。
发酵工业耗能多、排污大,采用新技术,优化发酵生产工艺,减少废水、废渣排放量,提高发酵原料综合运用率,把耗能降到最低水平,以期获得最佳产品和获得最佳效益,这始终以来都是发酵工业努力目的。
2国内发酵工业存在重要问题 粮食短缺问题 国内用占世界耕地面积总量7%左右耕地,养育了占世界人口总额21%人口,并且国内可耕地面积还在不断减少,人口在不断增长。
国内粮食国内总消费量为60133万吨,而发酵重要工业耗粮约为16970万吨,国内人均粮食占有量约为420公斤,但人均粮食消费量约500公斤,特别是近几年全国各地均有旱情,导致粮食减产,有地方甚至颗粒无收,因此减少粮耗是当前国内发酵工业所面临重要问题。
因而,发酵工业一方面要面临问题就是优化发酵生产工艺、节约粮食。
水资源匮乏问题 国内味精行业年耗水量亿吨,柠檬酸行业年耗水量4000万吨,并且废水排放量每年都在增长。
众所周知,国内是一种严重缺水国家,尽管国内淡水资源总量很大,约占全球水资源7%,但因国内人口众多,人均水资源量却很少,人均水资源量为2186立方米,是全球人均水资源贫乏国家之一,并且水资源分布很不均匀[3]。
国内有11个省份属于“水稀缺”,尚有许多地区在为生活饮用水发愁,因此要减少发酵工业用水量,减少废水排放量,加大对废水解决,争取早日实现废水零排放。
环境污染问题 发酵工业产品是原料先通过发酵,再经提取、精制得到,生产过程必然会产生大量一定浓度有机废水和废渣。
国内味精行业排放废水亿吨,柠檬酸行业排放废水3500万吨,这些废水和废渣是发酵工业重要污染物,不经严格解决就排入江河,将会对人类生活环境导致严重污染,甚至危害人类身体健康。
3国内发酵工业重要问题解决办法 近年来,为了提高发酵原料综合运用率和工业副产品转化率,加大对产品生产工艺优化,减少污染物排放,增进发酵生产过程中所产生废水、废渣、废气和工业废弃物等污染物治理与回收运用,国家出台了一系列办法。
随着科学技术发展以及国家政策对的指引,越来越多发酵公司结识到发展节能减排技术和走资源节约、环境和谐型循环经济重要性和必要性。
发酵公司已经结识到只有提高原提炼过程,优化生产工艺,从工艺和源头上控制、消除污染因素,才干减少发酵综合生产成本,提高公司经济效益,充分运用物质原料价值和生产潜力,求得物尽其用,建立资源节约型循环经济、环境和谐型生态发酵工业体系。
原料精制体系 为解决粮食问题,经近年研究陈洪章等[5]提出了原料组分分离和选取性构造拆分炼制原理。
发酵工业原料组分分离即发酵工业原料精制。
发酵原料是具有各种成分资源,将原料各成分分离精制,成为具备一定纯度各类成分,这些成分再通过不同发酵工艺加工成为不同有价值发酵产品。
这样就可以使原料资源分派运用最大化,实现原料组分全运用。
近年来,通过对发酵工业原料充分运用高值化研究,已创立了以汽爆为核心发酵原料炼制平台和针对发酵工业惯用淀粉、糖类、木质纤维素类及有机酸、醇类等作为发酵原料节水、节能、环境和谐原料炼制技术体系,为建立资源节约型、环境和谐型循环发酵工业体系提供了技术支撑。
废水解决 国内全年废水排放总量为亿万吨,其中氨氮排放量为万吨。
工业废水必要通过解决达到排放原则才可以排入都市污水管道。
不同行业所排放废水是不同样,重要是废水里污染物种类和含量相差很大,因此不同废水要有不同净化解决办法。
如下简介几种新型废水解决办法。
用UASB-CASS法解决啤酒厂废水依照啤酒厂排放废水特质,万田英等[6]采用UASB-CASS工艺对其进行净化解决。
在UASB反映器中加入约占反映器体积30%颗粒状甲烷菌,用颗粒甲烷菌解决流经废水,产生甲烷通过气固液分离装置回收运用。
使用CASS反映器可省去内循环系统,脱氮效果也较好。
通过解决废水中BOD(生化需氧量)去除率约90%、SS(悬浮物)去除率约95%。
用此法解决废水,剩余污泥比活性污泥法减少75%、消耗电力减少50%,回收运用产生沼气使工厂燃料节约11%。
此法不但节能、减少废弃物产生量,并且还可使设备稳定运转、延长设备使用寿命。
含高浓度油脂废水解决系统依照含高浓度油脂废水特点,郭勇等[7]提出采用气浮-反相破乳-IC塔法进行净化解决,效果好,经济节约,工艺运营安全。
该系统只产生很少量污泥,不必使用药物,并且也几乎没有臭味产生,更不会污染环境。
经该系统解决废水,污染物清除率为COD(化学需氧量)95%左右、BOD99%以上,n-Hex抽提物99%以上。
经净化解决水完全达到《污水综合排放原则》三级原则,可直接排放进入污水管道。
含抗生素废水解决系统由于抗生素可以抑制细菌生长或杀死细菌,为了防止发酵过程染菌,抗生素在发酵行业使用量也与日俱增。
如果抗生素不通过解决直接排放到环境中,将会极大地威胁生态系统稳定和人类健康。
不同公司使用抗生素也不同,因而须采用不同污水解决办法。
当前惯用解决办法有人工湿地法、土壤渗滤系统法、超声降解法、加强型活性污泥法和低温等离子体技术等,这些办法对抗生素均有较高去除效率,合用范畴也较广,并且不会对环境导致二次污染。
如果将这些工艺组合起来,建立组合式工艺,将可以更好地解决含抗生素污水,这将成为后来研究重点。
磁分离技术磁分离技术是运用磁场力作用,对水中不同磁性物质进行分拜别除一种废水解决办法。
发酵工业废水中污染物诸多都不是磁性,只要在废水中加入一定量磁种和适当混凝剂,运用絮凝技术即可使废水中非磁性物质和磁种互相结合在一起,再通过磁盘分离、高梯度磁分离或超导高梯度磁分离等工艺,就能去除废水中悬浮物、有机物、细菌等污染物,净化解决效果较好,分离效率高、速率快、解决效果好、构造简朴、占地少。
为了更好地去除废水中COD、BOD5、氨氮、磷等污染物,可以将磁分离技术与当代生物工程技术相结合,可以获得较好净化解决效果,如BioMag工艺和MagBR工艺,这也是废水净化解决中磁分离技术将来发展趋势。
节能减排技术发展 近年来,粮食匮乏及环境污染问题越来越突出,发酵公司已经结识到发展节能减排、生物环保技术重要性,在原料精制、高附加值产品开发、加大对工业废水及废渣解决和回收再运用方面有了很大进步。
下面简介某些节能减排生物环保技术。
热管式发酵设备热管式发酵设备是指运用热管作为传热或散热元部件发酵设备。
该设备工作原理是:
当发酵罐温度没有达到预定最高温度或生产最佳温度时,热管不工作;一旦其温度达到或超过规定最高温度时,为了达到控制发酵罐温度目,热管就会自启,开始控温工作,将发酵罐产生多余热量传到罐外冷凝段热管,通过电扇冷却、自然冷却、水冷却或其她方式强制冷却。
为了排除发酵产生多余热量,该设备是将不同热管冷凝段放在发酵罐外,蒸发段放在发酵罐中。
为满足不同发酵设备需求,重要依照不同发酵生产工艺和不同发酵产品规定,精确选取发酵设备所需热管材质、管径、长度、数量、排列形式等,并合理拟定冷凝段冷却方式。
热管式发酵设备长处:
①减少发酵工业能耗,节约大量水、电等;②传热效率高,副反映减少;③热管安装布置方式灵活,构造简朴紧凑,同步可依照换热量多少增减热管元件数量,亦可单独更换热管;④安全可靠,不需要经常维护。
结晶技术结晶技术是可以控制发酵产物固体特定物理形态制造与分离纯化技术,具备高效率、低污染、低能耗等长处。
分离提取也是发酵生产下游过程中最重要某些。
许多发酵产品可以通过结晶技术获得,并且所获得产品浓度和质量均有所提高。
近年来,随着发酵工业发展,结晶技术也在不断发展,结晶技术在发酵工业中应用也越来越普遍。
例如将各种结晶办法相结合耦合结晶技术在发酵后目的产物提取分离纯化中应用,结晶技术在生物大分子聚合物后提取纯化工艺中应用等。
在发酵工业中,目的产物分离提取纯化是整个发酵工业重中之重,如果将结晶技术应用到发酵工业目的产物提取中,不但可以减少成本,也可简化复杂老式操作工艺,并且有助于提高产品质量,增长发酵工业效益。
膜技术与过程耦合膜技术可据不同种类发酵产品详细规定,去除不需要成分和物质,如除菌、除浊、除微粒、脱色、去酸、去异味等,保存所需成分和物质,以实现分离、分级、净化、浓缩、精制及回收再运用。
过程耦合就是将发酵过程中两个及两个以上相连独立单元操作有机结合成一种完整单元操作。
近年来,膜技术在发酵工业原料精制、发酵过程及下游分离纯化过程中均有广泛、有时甚至是核心性作用。
过程耦合膜技术已广泛用于发酵工业许多过程中,成为整个发酵过程构成某些或单元操作。
合理设计单元操作之间互相耦合过程,可以提高发酵过程效率和经济性,也有助于发展循环经济环境和谐型发酵工业。
4结语 为了提高发酵工业核心竞争力,必要深化产业构造调节,加快产业升级,进一步扩大产品应用领域;公司也要积极研发新生产技术、装备和生产工艺,裁减落后生产技术和工艺,减少产品耗能和耗粮,提高原料综合运用率;同步也要学会借鉴发达国家或其她行业经验,将某些新技术、新设备、新工艺应用到国内发酵行业中,实现资源运用最大化,实现清洁生产,解决环境污染问题,推动发酵工业可持续发展。
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