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工程师进阶必读:发酵液板框过滤与超滤膜过滤详细比较
工程师进阶必读:发酵液板框过滤与超滤膜过滤详细比较
* 来源 : 发酵人网站 * 作者 : admin * 发表时间 : 2017-04-12 * 浏览 : 113
板框过滤工艺
        板框过滤设备,滤材使用的是滤布,要求先对发酵液进行絮凝处理,以便形成较大颗粒,在板框上形成较好滤饼,以利发酵液过滤过程中,细小物质拦截在滤饼上,不堵塞滤布毛孔,进行良好固液分离,稠料发酵工艺适合板框过滤。
        通常,进行板框过滤前,进行滤纸小试,检查滤速及滤液是否澄清,然后根据小试结果适当调节板框过滤工艺。如在预处理后的发酵液中,加入大量的硅澡土(与发酵液固含物质量相当),以改善料液性状,有利滤饼形成。
         
滤布特性
1、滤布有三种织法,平纹、斜纹和缎纹,平纹的织法最紧密,斜纹次之,缎纹则较疏,孔隙率依次增加。滤布选择应通过试验确定,各种滤布的特性如下:     A、全棉滤布: 机械强度、耐磨性和耐温性良好,孔隙小,不受冷稀酸的影响。B、锦纶滤布: 抗张强度高,耐磨性特别好,表面光滑,卸渣方便,能抗大多数碱类和任何浓度的有机酸。C、涤纶滤布: 强度及耐磨性良好,耐酸性特强,耐碱性良好。 D、丙纶滤布: 耐磨性和耐温性良好,对无机酸有良好的抗蚀性,对弱碱和室温下的强碱有较强的抗蚀性,在浓度低于80%的硫酸不被溶解。 E、尼龙滤布: 室温下对于碱和无机酸具有耐蚀性,价格低,但纤维较弱,强度较差。 F、聚氯乙烯滤布: 对于各种浓度的强酸和较高温度下的浓碱有良好的饿抗蚀性,表面光滑,便于卸渣。 
2、滤布过滤目数(型号)按所分离物料直径确定,一般在选择滤布目数时应稍大于所要截留的颗粒直径,在过滤的初级阶段有少量的小颗粒穿滤,当所截留的较大颗粒搭桥形成滤饼层后,就可以消除穿滤现象,有助于提高过滤效率。
 3、滤布建议采用单丝双层复合滤布,过滤面经砑光处理,以减小滤布堵塞的可能和提高滤布的再生性能。
陶瓷膜过滤工艺
        陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜,是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。
        陶膜过滤需要配置大功率循环泵(165 kW 左右),在较高压力下,使发酵液透过微滤膜,进行固液分离。要求发酵液中不得有机械强度大颗粒物质,不得有硅油类物质,避免伤害滤芯,稀料发酵工艺适合膜过滤工艺。陶膜工艺设计上,配置宽通道膜芯以利较大进料通量,保证生产进度,配置窄通道膜芯以利浓缩倍数提高,陶瓷膜工艺中,进料和顶洗(透析)同时进行,顶洗时要求去离子水或硬度较小的水质(尤其不能含有砂砬类物质),采用自控方式,浓缩比及透析比事先设定好,因此,陶膜滤出液效价能稳定在2800 μ/mL 左右,不需另配置不同效价贮存罐。随着物料在膜面上形成浓度极化,形成膜污染,影响膜进料量(膜通量),陶膜工艺设计上,采用在线清洗方式,可将跨膜压差增大显著的膜组切出,不进料而进行清洗,其它膜组继续进料,保证连续进料,确保生产进度。膜清洗包括热水冲洗、碱洗、酸洗,根据膜污染情况,确定清洗方式,碱洗和酸洗有浓度在线监测,低于碱(酸)清洗浓度后,系统自控补加碱(酸)量,因此,清洗过程水量,酸、碱量都能集约化控制。陶瓷膜过滤进料量,通常取决于过滤面积以及料液质量,采用转轮设计进料、在线清洗工艺,多罐次进料不需要停歇,保证24 小时处理完一天批次料。
两种过滤工艺运行过程经济效益比较

1
一般板框过滤收率在88 %左右,而膜过滤收率在93 %左右
2
板框过滤工艺需要加入硫酸锌进行絮凝而膜过滤预处理工艺不用硫酸锌。
3
陶膜过滤滤芯使用寿命一般为4 年,年淘汰更换价237.8 万元。板框的滤布是耗材,主要是细布如8386 型号,相同规模,年耗用量约8736 m,价值10.5 万元左右。
4
陶膜用电功率较大,年耗电456 万元。板框无循环泵,电费忽略。
5
陶膜清洗必须使用去离子水,透析也需要较好水质,一条生产线按每天用量1 000 t,去离子水单价2元/吨,则年费用72 万元(1 000 吨/天×330 天×2 元/吨=66 万元),板框过滤工艺需用水顶洗和板框冲洗,考虑套用中水,水质要求不高,水费用忽略不计。
6
人工费用比较。板框过滤工艺除配置工艺值班人员外,还需另配拆装板框人员,按现行板框配置18人,一天拆3 次板框,人均工资160 元/天,则拆装板框年人工费用103.7 万元(18 人×160 元/天×330 天=95 万元),膜过滤不需配置工艺值班以外人员。
7
设备折旧,陶膜折旧360 万/年,板框比较少,在此忽略不计。
     综合以上,陶膜年费用1082 万元,板框年费用3920.5 万元,在此包含板框过滤工艺收率比较陶膜过滤少5 %点的损失1485 万元,两者相比,板框过滤工艺比陶膜过滤工艺多出费用2838.5 万/年,一条生产线。因此,板框过滤工艺运行非常不经济。
环保影响比较

     板框过滤工艺产生菌渣,含有大量硫酸锌,硫酸锌有毒,含有硫酸锌的菌渣,露天放置时,雨水会溶解部分硫酸锌渗入地下,对地下水体安全存在严重威胁。菌渣中进行硫酸锌回收,一般要进行焚烧,采用硫酸溶解,对设备、环境影响非常大。因此,含有大量硫酸锌菌渣,是环保处理难题。膜过滤工艺中,菌渣得到极大破碎,膜排出的液体含有破碎的菌渣,称为浓缩液,其中含固量8 %以下,固体不成形,漂浮在液面上,SS 高又难收集,不能直接进环保车间进行生化处理。2008 年《国家危险废物名录》将抗生素渣定为危险废物,不得用于饲料,在此,不考虑制作饲料的工艺方法。环保处理方法有:(1)由于浓缩液营养物丰富,无毒性,喷雾制粒,制成有机肥,但由于加热过程排放废气,难以回收处理,成为环保公害,难形成生产效益;(2)对浓缩液絮凝处理,得到的固体物进行焚烧,本方案需增加原材料费用;(3)以一定比例直接与煤粉混掺焚烧,浓缩液水份高,燃烧费用高,堆集时间长易腐败变臭,影响环境;(4)利用厌氧消化技术,回收沼气,制备沼肥,技术还未成熟,前景可以展望。因此,陶膜的废固,在环保处理工艺上,有较多选择性,但没有一条最合适的方法,还需要不断探索。