[发明专利]一种从万寿菊花发酵废水中回收乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳酸的回收方法，特别是涉及一种从万寿菊花发酵废水中回收乳酸的方法，本发明在回收乳酸的同时对万寿菊花发酵废水进行处理，使其达到国家二级排放标准。

背景技术

我国万寿菊花种植产业开始于1993年，经历了18年的发展后，种植面积基本维持在20万亩的水平，遍布黑龙江、吉林、辽宁、河北、内蒙、山西、陕西、宁夏、甘肃、新疆、云南等十多个省和自治区，一跃成为全世界万寿菊花的种植大国，占全球种植总量的95%。万寿菊花种植业的蓬勃发展，也大大带动了万寿菊花的粗加工和深加工行业，给农村经济带来巨大的动力，给农民带来了经济利益。

新鲜的万寿菊花采摘后，要进行为期20天的避光厌氧发酵，在发酵剂（富含乳酸菌和纤维素酶）作用下，万寿菊花表面的花粉和细胞壁被降解和破环，产生大量的降解和释放产物，形成万寿菊花发酵废水。全国每年种植以20万亩计，将产鲜花60万吨，发酵后产生废水约45万吨。该废水含2-3wt%的乳酸和其他有机物，pH值3-4，COD达到12万，对环境产生极大的威胁，流经的土壤会酸化板结，植被全被毁灭性破环。如果不对万寿菊花发酵废水进行环保治理，将会对我国的农业耕地和农村饮水带来巨大的威胁。

万寿菊花发酵废水中含有的活性乳酸是一种重要的饲料添加剂。我国每年需要用大量的玉米淀粉发酵制备乳酸，但还远远满足不了国内的需求，需从国外进口。如果将万寿菊花发酵废水中的乳酸全部回收，一年将产生1.35万吨纯乳酸，实现直接价值近1.5亿元。

乳酸是一种无色或略带黄色的糖浆状液体，是世界上公认的三大有机酸之一，被广泛应用于食品、酿造、医药、皮革、卷烟、化工和印染等工业中。人们还发现乳酸的聚合物作为一种可生物降解的新一代高分子材料，具有生物降解性，其应用可扩展到医药、塑料等领域，应用价值日益为人们所重视。

乳酸的生产分为化学合成法和发酵法两大类。L-乳酸主要以玉米淀粉为原料经生物发酵等工艺环节获得，该生产路线的优势在于原料的利用及转化率较高，但其分离难度大，操作条件要求苛刻。以发酵法生产乳酸将消耗大量的粮食玉米等，也就是占用较多的农村耕地。

传统的发酵法生产乳酸主要采用结晶、酯化等生产工艺来回收和纯化乳酸。专利02131067X从含10-30wt%乳酸的发酵液中采用酯化法生产乳酸；专利98121895.4从酒厂废水中采用石灰中和结晶生产乳酸钙。在结晶法中，乳酸发酵液与氧化物（氧化钙或氧化锌等）发生中和反应，生成乳酸钙或乳酸锌，过饱和的乳酸钙或乳酸锌以晶体形式析出，过滤收集，以49wt%硫酸酸解制备出高含量的乳酸。该生产工艺要求发酵液中的乳酸含量必须大于8wt%以上，否则乳酸钙或乳酸锌溶解于溶液中，不会析出。

对于小于5wt%的低含量乳酸溶液中乳酸的回收，一直是一个难以解决的课题。

目前，国内万寿菊花加工工厂对于万寿菊花发酵废水尚未进行有效处理，只是简单地存储，依靠自然蒸发或深处排放，对周围环境和地质产生很大的危害。其主要原因是针对万寿菊花重度污染废水处理需要设备投入和资金投入，没有产出。这样的局面势必造成环境的污染和有效物质的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种从万寿菊花发酵废水中回收乳酸的方法，一方面解决低含量乳酸溶液中乳酸回收的技术问题，一方面解决万寿菊花发酵废水重度污染的环保问题。

本发明从万寿菊花发酵废水中回收乳酸的方法是以万寿菊花发酵废水为初始原料，采用高分子絮凝沉降技术和离心沉降技术实现万寿菊花废水中悬浮物的净化；再采用吸附法，利用活性炭脱色过滤得到纯净无色的净化液；最后通过二级减压喷雾蒸发，将乳酸含量3-5wt%的低浓度溶液浓缩到50wt%以上。浓缩过程中产生的蒸发废水同时进行曝气处理，降低COD后达到国家二级排放标准。

本发明从万寿菊花发酵废水中回收乳酸的方法具体包括以下步骤：

1）、以乳酸含量小于8wt%的万寿菊花发酵废水为初始原料，向万寿菊花发酵废水中加入废水总量0.5-1.5wt%的高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，80-150转/min搅拌1-3小时；

2）、离心沉降，分离沉降物杂质，脱色、过滤，得到澄清的无色料液；

3）、将澄清的无色料液加热到60-80℃，进入一级喷雾蒸发罐，在0.08-0.09kgf/cm的真空度下蒸发浓缩至乳酸浓度达到25-30wt%；

4）、进入二级喷雾蒸发器，控温70-80℃，在0.08-0.09kgf/cm真空度下蒸发浓缩到乳酸浓度50-80wt%；