[发明专利]一种利用电渗析处理厌氧消化液来生产柠檬酸的方法

说明书

本发明公开了一种电渗析处理厌氧消化液生产柠檬酸的方法，属于工业发酵技术领域。本发明的技术方案包含以下步骤：柠檬酸发酵废液经过厌氧消化产生沼气和厌氧消化液，厌氧消化液先后经过超滤膜、电渗析处理，处理后的电渗析淡水作为工艺配料水来生产柠檬酸的工艺，并构成一个环形柠檬酸生产工艺。本发明的优点是经过电渗析处理的厌氧消化液可无限循环回用，不仅消除了柠檬酸生产工艺中的废水污染，还节约了大量淡水资源，也淘汰的曝气好养处理工艺，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种利用电渗析处理厌氧消化液来生产柠檬酸的方法，属于工业发酵技术领域。

背景技术

柠檬酸是一种重要的、天然的有机酸，因其安全无毒、溶解度高以及衍生等特性，在食品、饮料、医药、化工和冶金等领域有着广泛的应用。随着柠檬酸应用不断开发，柠檬酸已发展成为仅次于酒精的第二大发酵产品，且我国柠檬酸产量占世界产量的70％以上。由于柠檬酸是采用深层液态发酵，因此柠檬酸的生产不仅消耗大量的淡水资源，同时也会带来大量的发酵性废水。当前，国内柠檬酸废水主要采用生物法，即“厌氧+好氧消化”处理工艺，经过该工艺处理后的出水仍不能达标排放，还需要进一步深化处理，同时由于好氧消化处理工序存在动力消耗大，运行成本高、占地面积大等问题，这给柠檬酸企业带来了很大的经济负担。如何处理这些高浓度的有机废水，已经成为当前妨碍柠檬酸行业健康发展的瓶颈。

专利申请(CN102690003A)提出了采用针对好氧消化出水采用絮凝、超滤和反渗透系统处理方法，将反渗透出水作为冷却水或工艺水用于生产中。但这种处理方法不仅没有淘汰处理成本高的好氧消化工序，还增添絮凝操作程序、以及操作压力高的反渗透工序，水回收率较低，总的操作成本大大升高，很难得到企业的使用。专利申请(CN104109697A)提出了将柠檬酸废水直接回流生产柠檬酸的方法，然而研究发现柠檬酸废水中含有较高的黑曲霉代谢的副产物以及原料所带的金属离子，并随着循环回用的进行出现积累，这些成分均会抑制柠檬酸生产菌株-黑曲霉的生长和代谢，从而影响柠檬酸的发酵。专利申请(CN102503019A)提出了一种沼液回用实现沼液资源化的方法，将沼液经过微氧化、脱色和固体酸吸附处理，循环回用生产柠檬酸的方法，在消除废水污染的同时节约了大量新鲜水资源。但该发明存在不足是：为吸附沼液中的抑制物，在资源化手段中添加了大量的活性炭、活性氧化铝和硅胶、树脂等物质，造成资源化成本大大提高，另外为解析这些物质而又产生新的污染废水，同时还会产生固体废弃物如活性炭及吸附物、树脂等，存在污染转移可能。因此可以预见，这些因素会限制该发明的推广实施。

发明内容

在柠檬酸发酵废液经过厌氧发酵后产生的厌氧消化液，厌氧消化液中的钠离子、钾离子、镁离子是影响厌氧消化液循环回用于生产柠檬酸的主要抑制因素，本发明的目的在于克服上述不足之处同时，提出一种采用电渗析来处理厌氧消化液，降低其钠离子、钾离子、镁离子浓度，以实现厌氧消化液循环回用生产柠檬酸的目的。该发明不仅去除影响柠檬酸发酵的抑制物，还实现废水可循环回用减少废水的污染及节约新鲜水资源的消耗，也淘汰运行成本高的好氧工序，降低运行成本。

本发明提供了一种柠檬酸的环形生产方法，其中，柠檬酸生产过程中采用经过超滤膜、电渗析处理过的厌氧消化液作为生产用水，所述生产用水的Na⁺≤300mg/L、K⁺≤350mg/L、Mg²⁺≤60mg/L；所述厌氧消化液是柠檬酸发酵废液经厌氧消化处理得到的。

在本发明的一种实施方式中，所述环形生产方法为：柠檬酸生产的发酵废液经过厌氧消化处理，继而进行超滤膜、电渗析处理之后，循环回用于柠檬酸发酵，从而构成环形的柠檬酸生产方法。

在本发明的一种实施方式中，所述的超滤膜为管式超滤膜、卷式超滤膜、陶瓷超滤膜中的一种或多种，操作参数是：截留分子量10～500KDa，操作温度为25～45℃，操作压力为0.2～0.5Mpa，膜面流速为2～5m/s。