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目前,大多数黄姜皂素生产企业都是采用传统工艺生产皂素,生产过程中会产生大量的酸水解废液。黄姜酸水解液是强酸性、高色度、高浓度有机废水,富含黄姜淀粉水解产生的糖类。由于废水具有这些特点而使其处理难度大,处理费用高,目前尚无较好的处理方法,大多数生产企业将废水直接排放,对周围的水体及土壤造成很大程度的污染。皂素生产废水成为废水处理行业的一大难题,它的污染问题在很大程度上已经制约了黄姜皂素产业的健康发展。
目的:针对皂素生产废水的特点,本着资源化、成本低、操作简单的思想,利用酸水解废液中残留的糖份,结合酒精生产工艺,对黄姜酸水解液进行了资源化综合利用研究,以期解决皂素废水带来的环境污染问题。
方法:首先对黄姜酸水解液的CODcr、pH、还原糖含量以及酸解废液中糖的种类进行了一系列分析,并且对地衣酚法测定戊糖含量的各项测定条件及酸解废液中戊糖的定量测定方法做了研究。在对黄姜酸解废液的水质分析研究基础上,利用皂素生产中有机物含量最高、污染最重的黄姜酸水解液发酵生产工业酒精,对发酵工艺参数进行优化并进行了放大试验研究,通过研究确定了黄姜酸水解液预处理及酒精发酵的最佳工艺条件。
研究结果如下:
1)按照传统工业生产工艺生产皂素过程中产生的酸水解废液,对其进行水质分析结果为:酸水解液色泽深,CODcr值为93600~96000mg/L,pH值<0.5,水解液中戊糖含量为1.1%~1.3%,还原糖含量为6.3%~8.6%。从酸水解液的水质分析结果可以看出,其中还原糖含量较高,可以利用酵母菌作用进行酒精发酵。
2)本试验采用安琪牌耐高温活性干酵母作为试验菌种,耐高温活性干酵母经活化后能良好的适应酸水解液的环境。通过试验确定了黄姜酸水解液发酵生产酒精的最佳预处理条件及发酵工艺条件,并且进行了3L放大试验,2.7L酸水解液发酵后最终得到96ml85%的工业酒精,为以后将该工艺应用于工业化生产提供了依据。
3)黄姜酸水解液经过酒精发酵处理后,CODcr去除率约70%,还原糖去除率约86%,污染物含量明显降低,使得皂素生产的总废水量大大减少,水质得到明显改善,通过皂素生产废水的资源化利用,降低了废水后续处理的负荷。
可见,利用黄姜酸水解液发酵生产酒精,工艺简单易行,直接对高浓度的皂素废水进行了资源化综合利用,既可达到降低污染又可以废养废的目的,使污染问题得到解决,保障了皂素生产企业的经济利益,为处理皂素生产废水提供了一条新的治理途径,本论文获得的大量基础性实验数据和有关工艺参数可作为进一步研究处理皂素废水的技术参考。