[发明专利]一种利用好氧消化出水生产柠檬酸的方法

说明书

本发明公开了一种好氧消化出水来生产柠檬酸的方法，属于柠檬酸发酵工业技术领域。本发明的技术方案包含以下步骤：柠檬酸发酵废水经过厌氧消化、好氧消化、固液分离、阳离子交换树脂等步骤处理，处理后的好氧消化可作为柠檬酸发酵的生产用水，再经液化、发酵和提取等常规生产工艺获得发酵产品，提取废液进入下一批次的循环。本发明的优点是好氧消化出水可无限循环回用，不仅消除了好氧废水的污染，还节约了大量宝贵的水资源降，低了生产成本，提高了经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及一种利用好氧消化出水生产柠檬酸的方法，属于柠檬酸发酵工业技术领域。

背景技术

柠檬酸是一种重要的有机酸，广泛应用在食品、医药、化工、环保等领域，我国柠檬酸产量达到120万吨，占世界总产量的65％以上，随着柠檬酸应用领域的不断扩大，预计今后仍将以4％的速度递增，其发展速度和规模受人瞩目。在传统淀粉质原料发酵生产柠檬酸工艺中，淀粉质原料经粉碎后、添加新鲜水进行调浆、蒸煮液化，然后接种黑曲酶发酵，平均每吨柠檬酸要排放7.5～15吨废水，该废液COD_Cr高达15000～25000mg/L，这些不仅对环境造成严重的污染，还导致大量的淡水资源浪费。因此如何有效地处理柠檬酸发酵所产生的高浓度有机废水，已成为制约柠檬酸行业健康发展的瓶颈。

目前，我国柠檬酸废水主要采用“厌氧消化+好氧消化”生物处理方式：即柠檬酸废水先经过厌氧消化将高浓度有机物转化为沼气，再经过曝气等好氧消化处理；该方法存在的主要问题是好氧消化出水COD_Cr仍在300～600mg/L，仍未能达到国家排放标准，还需进一步深度处理，从而增加处理成本，并造成水资源的浪费。同时，我国也是水资源严重缺乏的国家之一，在长三角等经济发达地区，政府不仅限制生物发酵企业的废水排放总量，对用水总量也已开始出台相关的限制政策。因此，对于国内柠檬酸发酵企业，如何降低新鲜水的消耗与减排有着同样重要的意义。

专利申请(CN102690003A)提出了双膜法深度处理柠檬酸废水的装置及方法，该方法是将好氧消化出水先后经过絮凝、超滤、反渗透处理，反渗透出水回用于生产中。但好氧消化、絮凝以及高压操作的反渗透等均使操作成本高，得水率低等因素，限制了该法在生产中的应用。专利申请(CN102747111A)提出了一种以好氧出水来生产柠檬酸的工艺，该工艺是将好氧消化出水直接作为工艺配料水生产柠檬酸，经过研究发现在好氧出水中不仅含有较高的电导率，且一些阳离子抑制柠檬酸发酵，造成柠檬酸产量的下降，因此该方法也无法真正得到应用。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发提出一种好氧消化液经过资源化方法处理后生产柠檬酸的方法，该方法可实现减少好氧出水的污染以及深度处理费用，同时节约淡水资源的消耗，提高经济效益。

本发明提供了一种柠檬酸的环形生产方法，即：柠檬酸生产过程中的好氧消化液经过阳离子交换树脂处理后作为生产用水，所述生产用水的Na⁺≤300mg/L、K⁺≤350mg/L、Mg²⁺≤60mg/L；所述好氧消化液为柠檬酸发酵液经过提取、厌氧消化和好氧消化之后得到的。

在本发明的一种实施方式中，所述好氧消化液的COD为100～600mg/L

在本发明的一种实施方式中，所述阳离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂，处理方式为动态吸附，进样速度为每小时1～36倍树脂床体积，进样温度为15～50℃。

在本发明的一种实施方式中，所述强酸型阳离子交换树脂为氢型阳离子交换树脂、732型阳离子交换树脂和D001大孔阳离子交换树脂中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：柠檬酸发酵、柠檬酸废液提取、厌氧消化、好氧消化、阳离子交换处理、原料配料液化、进入新一轮柠檬酸发酵。

在本发明的一种实施方式中，所述提取工艺为钙盐法、氢钙法或色谱法中的任一种。