味精废水的处理

味精废水的处理

味精行业是我国发酵工业的主要行业之一，自20世纪80年代开始进入高速发展阶段，2010 年味精总产量高达256万t，2011年味精行业规模以上企业味精总产量为114.92万t，比2010年的256万t有所下降，2012年为135.97万t，比2011年增长了18.32％，其中山东味精产量占50%左右，废水排出量约为3.35×105万t[1]。味精废水作为一种难处理的高浓度有机废水，直接排放严重污染环境，如何对其进行经济有效的处理，是众多味精生产厂家所面临的重要问题。

1 味精废水简介

1.1 味精废水的来源及水质特点

目前，我国味精行业通常以大米、淀粉、糖蜜为主要原料，通过糖化和发酵，经分离提取谷氨酸，再精制获得味精产品(谷氨酸钠)。在味精生产过程中，废水的主要来源见图1。

图1.味精废水来源

由图1可知，味精废水的来源包括制糖车间的淘米水、滤布洗涤水，发酵车间的洗罐废水与冷却水，提取车间的离交废水与反冲洗水，精制车间的精制废水以及各车间的冲洗水等。在味精生产过程中，发酵母液是主要污染源。由于谷氨酸的提取工艺和所用的原料不同，排放的废水水质也有所差别，但大多具有“五高一低”的特点，即SS高、COD高、BOD5高、NH4+-N高、硫酸盐高、pH值低(表1)。其中，离交废水与洗罐废水属于高浓度有机废水，COD、NH4+-N浓度高达数万mg/L；淘米水、滤布洗涤水、精制废水与各车间冲洗水为中浓度废水，COD为1000～3000 mg/L，氨氮为数百mg/L；而冷却水等属于低浓度废水，COD≤150 mg/L[2]。

1.2 味精废水的危害

由于味精废水往往具有较强的酸性，若不加处理就大量排放，势必会改变水体的pH值，从而污染环境、影响农作物生长、危害渔业生产。高COD、BOD的主要原因是谷氨酸、残糖、SS与氨氮所致，如不经处理直接排放会引发环境问题，破坏生态平衡。味精废水中的大量有机物和含非蛋白氮、硫的无机物，非常适合微生物生长，而有害于除反刍动物及个别动物如兔以外其他的生物（包括江河湖泊的鱼虾），同时也直接伤害了引用该水源的人类本身，

通过破坏水中动物生态平衡，有进一步造成对环境水源水质的严重损害。污染严重的河段，水的颜色发黑，味道发臭。

2 味精废水处理现状

对于味精废水，目前主要采用物化法和生物法处理。物化法包括絮凝沉淀、离心分离，蒸发浓缩等，一般用于预处理工程；生物法包括发酵生产饲料酵母、厌氧生物处理、好氧生物处理、厌氧-好氧生物处理等，一般用于主体处理工程。此外，在味精废水的资源化以及综合利用方面也有一定的研究。

2.1 物理化学方法

（1）离心分离技术

离心分离[3]是利用废水中有机物质与水的密度差，通过离心达到固液分离以回收味精废水中菌体蛋白的方法，该法多与蒸发浓缩法一起使用，以回收味精废水中的蛋白饲料。该技术在西方一些发达国家已有成套设备。福州味精厂采用该法处理味精废水，可得到含粗蛋白75％以上、含粗脂肪3％～4％、灰分<5％的菌体蛋白(SCP)(陶涛等，2002)。但是由于谷氨酸菌体小，必须用高速离心机才能进行离心分离，导致该方法投资较大，运行能耗高。（2）絮凝沉降技术

絮凝沉淀是在味精废水中直接加入铝、铁系无机絮凝剂和高分子絮凝剂，使废水中的菌体和高分子物质聚结沉淀。为了得到更好的效果，一般是将无机絮凝剂与有机絮凝剂结合使用。该方法的弊端是絮凝剂的加入会对水质产生一些副作用，引起二次污染[3]。

钱鸣[4]采用国际上权威机构确认为食品级添加剂的WPS-3混凝剂进行味精废水处理，可去除废水中67.8%的COD Cr、44.8% SS、28%NH3-N，混凝回收的副产品菌体蛋白可作为饲料添加剂，符合国家有关的行业标准。黄民生[5]等采用聚丙烯酸钠作为主要混凝剂、木质素作为助凝剂、天然沸石作为吸附剂预处理味精浓废水，取得了十分好的效果。预处理过程对 COD、SS、硫酸根的去除率分别达到69%、91%和43%。詹德昊[6]等用普鲁兰混凝剂对味精废水进行预处理研究，得出此混凝剂具有安全无毒、可生物降解、对环境和人类健康无害、投药量省、混凝效果好、沉降速度快、排泥耗水率低等特点，且对味精废水具有较好的浊度、COD 和SS去除率，适用的pH值范围宽，最佳pH值为2~ 4，处理稀释后的味精废水不需调节pH 值。

（3）加热沉淀技术

将废液加热到一定温度，促使蛋白质变性后，再加入助滤剂过滤得SCP，SCP 中粗蛋白质量分数高于50%，可作为饲料添加剂。该方法缺点是能耗太大，而且不能进行连续生产[3]。（4）膜分离法

处理味精废水时主要采用的膜分离法为电渗析法和超滤法。膜技术不仅可以去除废水中的菌体，还可以很好地截留菌体，经处理后综合利用，同时降低了后继工序的负荷，而且处理后的水也可以达到回用指标。该方法缺点为投资过大，膜处理设备还存在着膜清洗、堵塞等问题，后续维护工作也会增加成本[3]。钱学玲[7]等用电渗析-BAR厌氧生物反应器对味精废水进行处理，结果表明用电渗析法能有效去除经预处理后的味精废水中的氯离子，COD Cr的去除率可达90%以上。王焕章、赵亮[3]采用超滤法去除废水中的菌体和大分子蛋白等成分，并将其回收制成蛋白再利用。经过处理的废水，其SS的去除率可达99%以上，COD Cr的去除率约为30%，从而较好减轻了生物法的处理负荷，同时回收的蛋白还可综合利用。

2.2 生物法

（1）酵母发酵法

利用味精废水中丰富的有机物质，通过发酵制取饲料酵母等单细胞蛋白的方法。该法不但能有效去除废水中的大量有机物，而且制得的单细胞蛋白氨基酸组分齐全，含有多种维生素，营养价值很高。浙江省某味精厂采用该法处理高浓度离交废水，进水COD为23700～26300 mg/L，经酵母发酵去除菌体后，废水COD降为6930～7000 mg/L，COD去除率为75～80％(金新梅，2003)。

（2）好氧生物处理技术

目前国内研究较多的味精废水的好氧生物处理技术有：活性污泥法、生物转盘法和生物接触氧化法。近年来，好氧颗粒污泥技术备受关注，其独特的结构为其进行废水处理提供了明显的优势。王震[8]等以厌氧颗粒污泥为接种污泥，采用人工模拟味精废水在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥，35d后颗粒污泥成熟，反应器对COD和氨氮的去除率分别高于95% 和99 %，处理效果相对不错。但该方法存在一个很大的问题，味精废水中有机物质量浓度高，在进行好氧生物处理时往往需要消耗大量的水来对其稀释，增加了处理的成本，所以该方法一般更适合于处理低质量浓度有机废水，通常作为味精废水的最终处理技术，保证出水达标。