发酵工业废物、废水处理和资源化技术.ppt

第一节 发酵工业废物资源化工程的现状和特点 一、发酵废物排放标准 二、发酵废物生产单细胞蛋白 三、发酵纤维质废物生产酒精 四、其他生物能源开发 五、发酵废物资源化与生态农业 自20世纪60年代中期以后环境保护日益受到重视，污染治理技术迅速发展。 固体废物和废水的无害化处理是将干扰废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围自然环境(包括原生环境与次生环境)的程度。我国废弃物和废水的控制与处理的发展趋势和世界各国一样正在从“无害化”、“减量化”向着“资源化”发展。 一、发酵废物排放标准 发酵工业所涉及的范围很广，包括酒类、酒精、氨基酸、有机酸、酵母、酶制剂、酱油、淀粉和淀粉糖、抗生素和生理活性物质等。发酵工业废弃物包括菌体或菌丝体、原料残渣和高浓度有机废水。 目前，发酵行业的高浓度有机废水排放量居造纸业之后，位居第二位，对水环境危害相当大。国家对于发酵工业的污水综合排放标准是参照GB8978一1996《污水综合排放标准》执行的， 制定排放标准益处？ 发酵工业是COD排放大户，制定发酵工业水污染物排放标准，可有效控制发酵工业的污染、有利于促迸发酵工业的技术进步，推行清洁生产技术，提高污染控制水平，便于环保部门及行业主管部门的环境保护管理。目前针对发酵工业废水特点的行业性废水排放标准正在制定中。 发酵工业中的柠檬酸和味精行业污染最严重，是我国要严格控制的重点污染行业。基于此，国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫局单独制定了《柠檬酸工业污染物排放标准》(CB19430一2004)和《味精工业污染物排放标准汕GB19431一2004)，分别适用于生产柠檬酸和味精两种产品的企业生产废水的排放管理。这两项标准已于2004年4月1日正式实施，分别代替GB8978一1996《污水综合排放标准》中柠檬酸和味精工业水污染物排放标准部分。 单细胞蛋白(single cell protein，SCP)，又称微生物蛋白或菌体蛋白，是一些单细胞或具有简单构造的多细胞生物菌体蛋白的统称。通过微生物把多种原料，特别是非食用和废弃物质原料转化为蛋白质。SCP所包含的产品有饲用酵母、食用酵母和药用酵母三大类。SCP的开发和生产为解决人类食品和饲料司题开辟了新的途径。以发酵废弃物为原料生产SCP，不仅来源广泛、生产成本低廉，而且对要求日益严格的环保司题，也有着不可估量的价值。 1）酒槽是酿酒工业的主要废弃物，包括白酒糟、酒精糟、啤酒糖化糟和废弃酵母泥等。这些废弃物一般干物质中含粗蛋白20%~30%，粗纤维10%~20%，此外还含有纤维素、聚戊糖、脂肪、焦糖、黑色素以及丰富的B族维生素和生长素等物质。 2）味精废液是发酵液中的谷氨酸经冷冻等电分离后的残余发酵液。该废液含还原糖0.5%、氨氮896 mg/L、有机氮7776 mg/L、COD51216 mg/L。 3) 柠檬酸是当今世界上以发酵法生产量最大的有机酸。我国是柠檬酸生产大国，柠檬酸废渣是柠檬酸厂发酵液压榨废弃物，每生产1 t柠檬酸约排放2 t左右废渣，其主要成分(60℃烘4~5 h)为:粗蛋白(干基)10.98%、粗纤维21.36%、粗脂肪14.96%、无氮浸出物37.23%、粗灰分7.09%。 世界上，SCP生产虽已工业化，但由于蛋白质常与核酸形成复合体，核酸含量高达15，蛋白含量为35左右，高核酸食物对动物有害。因此，筛选优良菌种、改进SCP生产工艺，获得高蛋白低核酸产品成为SCP生产中备受关注的热点。酵母、霉菌、细菌和藻类均可用于生产SCP。不同种类微生物生产SCP，工艺和产品质量都各有优缺点。针对不同原料具有不同适应性的微生物，SCP的生产必须根据原料来筛选并确定微生物种类和菌株。 酵母是最早用于生产SCP的微生物，也是目前应用最广泛的菌种。酵母菌体大，易回收，核酸含量低，用作食品的历史长，赖氨酸含量高，能在酸性条件下生长，但酵母生长慢、蛋白质含量低(45%~46%)，蛋氨酸含量较细菌低。用于生产SCP的酵母菌主要有: 热带假丝酵母和产肮假丝酵母。 霉菌也是应用较多的菌种，它质地良好，便于回收，但生产速度慢，蛋白质含量低(20%~40%)，产品不易为公众所接受。用于生产SCP的霉菌主要有:扣囊拟内孢霉、白地霉和木霉。 细菌蛋白质含量高(50%~80%)，生长速度快，其氨基酸组成优于豆类蛋白，且能适应环境变化，能在范围较厂的基质中生产，但细菌菌体较小、密度低，从发酵液中回收困难，菌体中核酸含量比酵母和霉菌高，因此作为蛋白质资源不受人们欢迎。在英国已有商业化细菌SCP的生产。 藻类主要缺点是细胞壁含有纤维质，以及具有浓缩重金属的倾向，对人体有潜在危害。