СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ СПИРТОВОЙ БАРДЫ ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR RECYCLING OF WASTE LIQUOR FROM GRAINS

Изобретение относится к спиртовой и кормовой промышленности, а именно к способам переработки отходов спиртового производства на основе зернового сырья с получением кормового продукта, а именно к способам утилизации спиртовой барды.
Известен способ утилизации спиртовой барды, полученной при производстве спирта из зернового сырья, предусматривающий выращивание в ней дрожжей, отделение биомассы от культуральной жидкости, биологическую очистку культуральной жидкости, смешение биомассы дрожжей с бактериальной биомассой активного ила и получение дрожжебактериального продукта (SU №841350, C12F 3/10, 1980).
Схема, организованная по такому способу, является довольно сложной и дорогостоящей.
Известны способы утилизации спиртовой барды путем ее обезвоживания и получения белкового кормового продукта (RU №2197690, F26B 5/06, 2003; RU №2128688, C12F 3/10, 1999; RU №2281322, C12F 3/10, 2006). Процессы осуществляются в вакуумном объеме, в котором размещен держатель обрабатываемого вещества, нагреватель, конденсатор, сборник конденсата, теплообменник.
Предложенные технологические процессы отличаются значительной сложностью, энергоемкостью и крайне низкой производительностью.
Известен способ переработки спиртовой барды путем сушки бардяной суспензии до влажности 10% по методу двухстадийного обезвоживания (Денщиков М.Т. Отходы пищевой промышленности и их использование. - М.: Пищепромиздат, 1963, стр.200-203, рис.50). Исходная барда с концентрацией 6-8% подвергается механическому разделению фильтрацией на грубодисперсную фазу (зерновая дробина, чешуйки и т.п.) и однородную суспензию, которая проходит стадии упаривания в традиционных многокорпусных выпарных колонках, а затем сушку до конечной влажности. При этом дробина доводится до сухого состояния либо путем самостоятельной обработки в отдельном сушильной аппарате, либо в смеси с упаренным концентратом.
Использование данного метода для получения сухой барды для корма животных требует повышенных энергозатрат. Кроме этого, рассмотренный способ характеризуется значительными экологически грязными стоками.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки спиртовой барды из зернового сырья с получением кормового продукта, который предусматривает отделение из исходной барды крупных взвешенных частиц (дробины) отстаиванием и фильтрацией через скорые фильтры, нейтрализацию полученной кислой коллоидной взвеси с последующей коагуляцией и флокуляцией этой взвеси с образованием осадка и осветленной водной фазы, отделение осадка, соединение его с отделенными крупными взвешенными частицами (дробиной) и сушку для получения товарного продукта, очистку водной фазы от растворенных органических веществ для получения воды, пригодной для технических целей (RU №2259394, C12F 3/10, 2005).
Наиболее перспективным методом отделения крупных взвешенных частиц из барды является ее фильтрация на ленточных фильтрах-прессах. Этот процесс требует меньших энергетических затрат по сравнению с отстойными центрифугами, технически проще по сравнению с барабанными вакуум-фильтрами и позволяет получить более концентрированный осадок по сравнению с простым отстаиванием.
К недостаткам процессов фильтрации с использованием ленточных фильтров-прессов можно отнести необходимость их регенерации путем промывки полотна фильтра водой с образованием большого количества промывных вод, а также чувствительность процесса разделения к концентрации суспензии, чем ниже ее концентрация, тем сложнее осуществить процесс разделения. Кроме того, процесс отделения взвешенных частиц спиртовой барды сильно осложнен высокой концентрацией коллоидных частиц, повышенной температурой исходной барды, поступающей на утилизацию (90-100°С), нестабильностью состава барды. Это делает неэффективным использование всех вышеперечисленных методов отделения взвешенных частиц барды, в том числе и с использованием ленточных фильтров-прессов. При этом, из-за нестабильного состава получаемого фильтрата, осложняется задача последующих стадий: нейтрализации, коагуляции и флокуляции, поскольку для эффективного использования этих процессов при осветлении фильтрата требуется определенная температура и рН-среда, а также строгое соблюдение соотношения между взвешенными коллоидными частицами и коагулянтом, флокулянтом.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение технических возможностей переработки барды, способствующее эффективному отделению взвешенных частиц барды и очистке полученного маточника.
Указанный технический результат достигается тем, что способ утилизации спиртовой барды из зернового сырья предусматривает отделение дробины и взвешенных частиц отстаиванием с получением сгущенной массы и маточника, фильтрацию сгущенной массы на ленточных фильтрах-прессах, их регенерацию путем промывки водой и сушку полученного на фильтрах-прессах осадка с получением корма для животных, при этом маточник нейтрализуют с получением осадка и нейтрализованного маточника, который очищают от растворенных органических веществ с получением воды для технических целей, исходную барду перед отстаиванием смешивают с осадком, полученным после нейтрализации маточника, фильтратом со стадии фильтрации и промывными водами со стадии регенерации фильтров-прессов, полученными в предыдущем цикле. Причем суммарное количество вводимых в барду промывной воды и фильтрата составляет не менее 20% объемных от количества исходной барды.
Предложенный способ утилизации спиртовой барды осуществляют следующим образом: исходную барду смешивают с осадком, полученным после нейтрализации маточника (известковый осадок), фильтратом со стадии фильтрации и промывными водами со стадии регенерации фильтра-пресса, полученными в предыдущем цикле, затем отстаивают в отстойниках, разделяют на сгущенную фазу и маточник, сгущенную фазу фильтруют на ленточных фильтрах-прессах (см. чертеж).
Полученный на фильтрах-прессах осадок сушат до содержания влаги преимущественно 7-11% для получения корма для животных, а маточник нейтрализуют известью и после отстаивания разделяют на известковый осадок и нейтрализованный маточник.
Известковый осадок направляют на смешение с исходной бардой в следующем цикле, а нейтрализованный маточник очищают от растворенных органических веществ известными методами - обрабатывают коагулянтом, флокулянтом и адсорбентами, с получением воды, пригодной для технических целей.
Фильтры-прессы регенерируют путем промывки полотна водой. Промывные воды и маточник, образовавшийся после отстаивания барды, направляют на смешение с исходной бардой в следующем цикле.
Разбавление спиртовой барды промывной водой и фильтратом перед ее отстаиванием резко ускоряет процесс оседания взвешенных частиц. Возрастает эффективность работы ленточного фильтра-пресса, поскольку на него поступает лишь сгущенная часть барды, которая составляет 20-30% от объема исходной барды. За счет смешения исходной барды с холодной промывной водой снижается температура барды, поступающей на фильтрацию, что обеспечивает нормальные условия эксплуатации фильтра-пресса. Введение в исходную барду известкового осадка позволяет снизить кислотность коллоидной взвеси, что способствует более эффективному отделению растворенных органических веществ и позволяет получить дополнительный технический результат, а именно увеличить выход корма для животных, обогащенного кальцием.
В таблице №1 представлены данные по влиянию разбавления исходной спиртовой барды (исх. сп. барда) фильтратом (фильт.) и промывной водой (пром. вода) на скорость осаждения взвешенных частиц барды.
Таблица №1
№ п/п
Количество добавлен. (пром. вода + фильт.) в исх. сп. барду, % объемные.
Скорость осаждения взв. частиц, мм/ч
Температура, °С
Исх. сп. барды
Смеси
1
0
60
94
94,0
2
5
100
94
90,2
3
15
180
94
83,6
4
20
250
94
80,0
5
30
450
94
75,7
6
50
800
94
67,6
7
60
850
94
64,3
8
70
860
94
61,4
Ниже приведены примеры конкретного выполнения предлагаемого способа.
3
Пример 1. На утилизацию поступило 10 м барды, полученной на спиртовом заводе, перерабатывающем зерно, с температурой 94°С и рН=4,5.
Состав барды, мас.%: вода 89,6%; растворенные органические вещества 2,2%; сухие вещества 8,2%.
3
3
3
3
Исходную барду смешали с водой, поступающей со стадии промывки фильтровального полотна, в количестве 2 м. После отстаивания смеси получили 3 м сгущенной массы, содержащей около 220 кг (7,3%) сухого вещества, и 9 м маточника, содержащего 1,5% сухого вещества. Сгущенную массу фильтровали на ленточном фильтре-прессе ЛФГ2-1500 со скоростью 2,5 м/ч, осадок сушили в сушилке ПХБ 750К до влажности 7%. Выход сухого продукта - корма для животных составил 645 кг.
3
Для промывки ленты фильтра-пресса подавали воду со скоростью 10 м/ч.
3
Фильтрат (состав, мас.%: 2,4 - взвешенных частиц (сухого вещества), 0,2 - растворенных органических веществ, остальное - вода) смешали с промывной водой, содержащей 1,2% сухого вещества, и полученную смесь в количестве 11 миспользовали для смешения с исходной бардой в последующих опытах.
Полученный маточник нейтрализовали известью до рН=7,5-8,0, отстаивали в течение 20 минут. Получили 500 кг сгущенной массы (известковый осадок) и нейтрализованный маточник. Известковый осадок (состав, мас.%: 80,3 - взвешенных частиц, 0,72 - растворенных органических веществ, 3,0 - извести, остальное - вода) использовали для смешения с исходной бардой в последующих опытах.
Нейтрализованный маточник (состав, мас.%: 1,9 - взвешенных частиц, 1,2 - растворенных органических веществ, остальное - вода) подвергался обработке коагулянтами, флокулянтами и сорбентами для очистки от органики. Полученная очищенная вода содержала растворенных органических веществ не более 20 мг/л и использовалась для технических целей.
3
3
3
3
Пример 2. На утилизацию поступило 10 м барды, полученной на спиртовом заводе, перерабатывающем зерно, состава по примеру 1. Исходную барду смешали с известковым осадком, фильтратом и промывной водой, которые были получены в примере 1. После отстаивания получили 4,4 м сгущенной массы и 12,5 м маточника. Сгущенную массу фильтровали на ленточном фильтре-прессе ЛФГ2-1500 со скоростью 2,5 м/ч. Полученный осадок сушили в сушилке ПХБ 750К до влажности 7%. Выход сухого продукта - корма для животных составил 800 кг.
Далее процесс вели аналогично примеру 1.
Из приведенных примеров видно, что введение известкового осадка в исходную барду позволяет повысить выход корма для животных, обогащенного кальцием.