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味精生產過程中惡臭廢氣源及處理技術分析
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1 工藝惡臭源分析

 味精的整個生產過程可以分為四個工藝階段:原料的預處理和淀粉水解糖的制備;種子的擴大培養與谷氨酸的發酵;谷氨酸的提取; 谷氨酸制取味精以及味精成品加工;

 根據這四個工藝階段,味精生產工廠一般把味精生產分為:糖化車間、發酵車間、提取車間和精制車間。由工藝圖看出,在整個生產工藝中,各個車間都會不同程度的產生異味惡臭源,主要分析如下:

1、糖化車間

預處理工藝段:主要是利用盤磨機、錘式粉碎機或輥式粉碎機對原料進行粉碎,基本不產生惡臭異味,主要污染物是粉塵。

水解工藝段:主要是將淀粉水解為葡萄糖的過程,該工藝簡單,水解時間短,但水解過程中會產生一定的水解副產物,有一定的揮發性有機酸酸的味道,廢氣溫度為常溫。

過濾工藝段:與過濾方式有一定的關系,主要是原料的異味揮發,廢氣源面積大,濃度低,廢氣的收集有一定難度。

2、發酵車間

發酵前的高溫滅菌工藝段:高溫(120℃),含有大量水汽(99%以上),VOC濃度較低,主要是原料及營養物質的揮發氣,持續時間短(約50min),具有間歇性;

發酵工藝段:廢氣成分復雜、濃度較高,經檢測,主要是醇類、酮類、有機胺類等100多種VOC,總計量濃度在3000ppm以上(數據結合生物制藥發酵),溫度較低(30—40℃),水汽含量低,持續時間較長,具有間歇性,此工藝段在整個生產過程中,惡臭值貢獻較大。

離心機工藝段:異味惡臭為整個離心機工作時揮發,濃度較發酵低,較過濾高,惡臭味道為發酵異味,廢氣源屬于點源,收集方式需對整個離心機區域進行密閉。

3、精制車間

過濾工藝段:若采用板框過濾式,主要是發酵異味及溶媒揮發氣,濃度較低,具有間歇性,常溫,水汽含量較低。

干燥工藝段:干燥的目的是通過熱風帶走味精表面的水分,但又要保留結晶水。干燥的溫度不能超過80℃,因溫度過高會使味精失去結晶水而焦化。常用的干燥方法有烘房干燥法、氣流干燥法、振動式干燥法和沸騰干燥法。

廢氣特點:水汽含量大,溫度較高(80℃),成分較為復雜,亦屬于整個生產過程中,惡臭值貢獻較大的惡臭源。

2 DDBD低溫等離子體處理技術分析

DDBD低溫等離子體技術運用雙介質阻擋放電技術,外加電壓達到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿,產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個體系呈現低溫狀態,所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內發生分解,并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

DDBD等離子體反應區富含極高的物質,如高能電子、離子、自由基和激發態分子等,廢氣中的污染物質可與這些具有較高能量的物質發生反應,使污染物質在極短的時間內發生分解,并發生后續的各種反應以達到講解污染物的目的。與傳統的電暈放電形勢產生的低溫等離子技術相比較,DDBD等離子體技術放電密度是電暈放電的1500倍,這就是傳統低溫等離子體技術治理工業廢氣99%以失敗而告終的原因。

主要反應如下:

過程一:高能電子的直接轟擊

過程二:O原子或臭氧的氧化

O2+e→2O

過程三:OH自由基的氧化

H2O+e→OH+H

H2O+O→2OH

H+O2→OH+O

過程四:分子碎片+氧氣的反應

3 味精生產異味惡臭選用技術分析

綜合第1、第2部分的分析,可知任何一種單獨的處理技術都不能將味精生產產生的異味惡臭徹底去除掉,在實際的處理系統中,都會結合廢氣產生的特點,采用不同技術的組合來處理生產過程中產生的異味惡臭。針對味精生產過程中產生的異味惡臭特點,做出以下分析。

3.1低濃度廢氣源

相對于其他工藝段產生的惡臭源,從廢氣濃度及溫度上,離心機及壓濾過程中產生廢氣濃度要低的多,溫度為較低,為常溫。

一般來說,對于離心機及壓濾機處的廢氣要做局部整體密閉,密閉要考慮人員的操作,此種密閉方式能完全將廢氣密封在一個較小的空間區域,不僅保證了通過換氣能將異味惡臭氣體完全置換,也很大程度上降低廢氣量,減少了企業的投資。

由于廢氣濃度較低,且廢氣參數并不是太復雜,只是廢氣中的成分較多,且多屬于VOC類,多指酮類、醚類、醇類等,只靠簡單的霧化噴淋或酸堿噴淋技術并不能將異味去除,因此通過處理技術對比分析,可采用以下兩種工藝路線。

圖3工藝中的逆流霧化塔也可改成催化氧化塔,霧化噴淋塔形式的選取要看原有廢氣的濃度,在調試過程中,會根據廢氣濃度及成分選擇是否需要加藥,或加藥量的多少。

3.2高溫高水汽異味惡臭源

這部分廢氣主要產生于滅菌及干燥工藝段,廢氣濃度較高,成分復雜,溫度高且水汽含量大,廢氣特性復雜性無疑會增加治理的難度,本技術建議廢氣首先經過一個初步冷凝,將廢氣溫度降下來,從而使廢氣中成分與凝結水一起降低,初步冷凝不僅一定程度上降低了廢氣中污染物的濃度,也為后續的處理提供優越的條件。經過初步冷凝以后的廢氣,處理工藝同樣可以參照3.1 低濃度廢氣源的解決方案。若濃度較高,可采用以下處理工藝:

3.2發酵廢氣源

主要源于酸化及發酵工藝段,此部分廢氣濃度高,廢氣量大,成分復雜,特別是發酵廢氣,廢氣排放時間長,濃度高達3000ppm(此數據結合生物制藥發酵車間監測數據),且多是VOC類。可采用以下工藝。

此工藝路線2015年已在針對發酵及閃蒸廢氣做過工程,迄今處理系統運行穩定,能滿足排放要求。

若企業生產過程中需要大量的蒸汽,且現有蒸汽需通過燃煤或燃氣供給,可考慮RTO的處理工藝,此工藝相對于其余工藝投資略高,但設備運行簡單,管理方便,且余熱可以利用,比較其他技術,也是一種能創造利潤的環保技術。

3 小結

技術的選擇路線綜合了現有市場上及已經成熟工業應用的技術,工藝的組合也是通過了實際的工程操作,確定及肯定了此種路線的處理效果,但此工藝并不能照本宣科,具體工藝的選擇及優化還必須以現場廢氣參數為依據;

詳細的設計源于原有廢氣參數,是選擇工藝的依據,也是治理能否達標的根本。

發表日期:2016-02-25
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