本文以裴立忠的《 紅霉素發(fā)酵液過濾工藝設(shè)備 》為基礎(chǔ)分析板框與超濾膜過濾差異。 目前紅霉素發(fā)酵液分離的設(shè)備，傳統(tǒng)上用的是板框壓濾機(jī)，2004 年以后，微濾膜過濾設(shè)備在一些新上企業(yè)得到采用，如陶瓷膜和金屬膜，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是不同企業(yè)卻得出不同的結(jié)論，如果大家感興趣可以詳讀原文。 『聲明：本訂閱號(hào)通過了微信原創(chuàng)審核』
板框過濾設(shè)備，濾材使用的是濾布，要求先對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行絮凝處理，以便形成較大顆粒，在板框上形成較好濾餅，以利發(fā)酵液過濾過程中，細(xì)小物質(zhì)攔截在濾餅上，不堵塞濾布毛孔，進(jìn)行良好固液分離，稠料發(fā)酵工藝適合板框過濾。 通常，進(jìn)行板框過濾前，進(jìn)行濾紙小試，檢查濾速及濾液是否澄清，然后根據(jù)小試結(jié)果適當(dāng)調(diào)節(jié)板框過濾工藝。如在預(yù)處理后的發(fā)酵液中，加入大量的硅澡土（與發(fā)酵液固含物質(zhì)量相當(dāng)），以改善料液性狀，有利濾餅形成。1、濾布有三種織法，平紋、斜紋和緞紋，平紋的織法最緊密，斜紋次之，緞紋則較疏，孔隙率依次增加。濾布選擇應(yīng)通過試驗(yàn)確定，各種濾布的特性如下： A、全棉濾布： 機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和耐溫性良好，孔隙小，不受冷稀酸的影響。B、錦綸濾布： 抗張強(qiáng)度高，耐磨性特別好，表面光滑，卸渣方便，能抗大多數(shù)堿類和任何濃度的有機(jī)酸。C、滌綸濾布： 強(qiáng)度及耐磨性良好，耐酸性特強(qiáng)，耐堿性良好。 D、丙綸濾布： 耐磨性和耐溫性良好，對(duì)無機(jī)酸有良好的抗蝕性，對(duì)弱堿和室溫下的強(qiáng)堿有較強(qiáng)的抗蝕性，在濃度低于80%的硫酸不被溶解。 E、尼龍濾布： 室溫下對(duì)于堿和無機(jī)酸具有耐蝕性，價(jià)格低，但纖維較弱，強(qiáng)度較差。 F、聚氯乙烯濾布： 對(duì)于各種濃度的強(qiáng)酸和較高溫度下的濃堿有良好的餓抗蝕性，表面光滑，便于卸渣。 2、濾布過濾目數(shù)（型號(hào)）按所分離物料直徑確定，一般在選擇濾布目數(shù)時(shí)應(yīng)稍大于所要截留的顆粒直徑，在過濾的初級(jí)階段有少量的小顆粒穿濾，當(dāng)所截留的較大顆粒搭橋形成濾餅層后，就可以消除穿濾現(xiàn)象，有助于提高過濾效率。 3、濾布建議采用單絲雙層復(fù)合濾布，過濾面經(jīng)砑光處理，以減小濾布堵塞的可能和提高濾布的再生性能。 陶瓷膜(ceramic membrane)又稱無機(jī)陶瓷膜，是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。 陶膜過濾需要配置大功率循環(huán)泵（165 kW 左右），在較高壓力下，使發(fā)酵液透過微濾膜，進(jìn)行固液分離。要求發(fā)酵液中不得有機(jī)械強(qiáng)度大顆粒物質(zhì)，不得有硅油類物質(zhì)，避免傷害濾芯，稀料發(fā)酵工藝適合膜過濾工藝。陶膜工藝設(shè)計(jì)上，配置寬通道膜芯以利較大進(jìn)料通量，保證生產(chǎn)進(jìn)度，配置窄通道膜芯以利濃縮倍數(shù)提高，陶瓷膜工藝中，進(jìn)料和頂洗（透析）同時(shí)進(jìn)行，頂洗時(shí)要求去離子水或硬度較小的水質(zhì)（尤其不能含有砂砬類物質(zhì)），采用自控方式，濃縮比及透析比事先設(shè)定好，因此，陶膜濾出液效價(jià)能穩(wěn)定在2800 μ/mL 左右，不需另配置不同效價(jià)貯存罐。隨著物料在膜面上形成濃度極化，形成膜污染，影響膜進(jìn)料量（膜通量），陶膜工藝設(shè)計(jì)上，采用在線清洗方式，可將跨膜壓差增大顯著的膜組切出，不進(jìn)料而進(jìn)行清洗，其它膜組繼續(xù)進(jìn)料，保證連續(xù)進(jìn)料，確保生產(chǎn)進(jìn)度。膜清洗包括熱水沖洗、堿洗、酸洗，根據(jù)膜污染情況，確定清洗方式，堿洗和酸洗有濃度在線監(jiān)測，低于堿（酸）清洗濃度后，系統(tǒng)自控補(bǔ)加堿（酸）量，因此，清洗過程水量，酸、堿量都能集約化控制。陶瓷膜過濾進(jìn)料量，通常取決于過濾面積以及料液質(zhì)量，采用轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)進(jìn)料、在線清洗工藝，多罐次進(jìn)料不需要停歇，保證24 小時(shí)處理完一天批次料。兩種過濾工藝運(yùn)行過程經(jīng)濟(jì)效益比較一般板框過濾收率在88 %左右，而膜過濾收率在93 %左右板框過濾工藝需要加入硫酸鋅進(jìn)行絮凝而膜過濾預(yù)處理工藝不用硫酸鋅。陶膜過濾濾芯使用壽命一般為4 年，每年淘汰更換價(jià)237.8 萬元。板框的濾布是耗材，主要是細(xì)布如8386 型號(hào)，相同規(guī)模，年耗用量約8736 m，價(jià)值10.5 萬元左右。陶膜用電功率較大，年耗電456 萬元。板框無循環(huán)泵，電費(fèi)忽略。陶膜清洗必須使用去離子水，透析也需要較好水質(zhì)，一條生產(chǎn)線按每天用量1 000 t，去離子水單價(jià)2元/噸，則年費(fèi)用72 萬元（1 000 噸/天×330 天×2 元/噸＝66 萬元），板框過濾工藝需用水頂洗和板框沖洗，考慮套用中水，水質(zhì)要求不高，水費(fèi)用忽略不計(jì)。人工費(fèi)用比較。板框過濾工藝除配置工藝值班人員外，還需另配拆裝板框人員，按現(xiàn)行板框配置18人，一天拆3 次板框，人均工資160 元/天，則拆裝板框年人工費(fèi)用103.7 萬元（18 人×160 元/天×330 天＝95 萬元），膜過濾不需配置工藝值班以外人員。設(shè)備折舊，陶膜折舊360 萬/年，板框比較少，在此忽略不計(jì)。 綜合以上，陶膜年費(fèi)用1082 萬元，板框年費(fèi)用3920.5 萬元，在此包含板框過濾工藝收率比較陶膜過濾少5 %點(diǎn)的損失1485 萬元，兩者相比，板框過濾工藝比陶膜過濾工藝多出費(fèi)用2838.5 萬/年，一條生產(chǎn)線。因此，板框過濾工藝運(yùn)行非常不經(jīng)濟(jì)。 板框過濾工藝產(chǎn)生菌渣，含有大量硫酸鋅，硫酸鋅有毒，含有硫酸鋅的菌渣，露天放置時(shí)，雨水會(huì)溶解部分硫酸鋅滲入地下，對(duì)地下水體安全存在嚴(yán)重威脅。菌渣中進(jìn)行硫酸鋅回收，一般要進(jìn)行焚燒，采用硫酸溶解，對(duì)設(shè)備、環(huán)境影響非常大。因此，含有大量硫酸鋅菌渣，是環(huán)保處理難題。膜過濾工藝中，菌渣得到極大破碎，膜排出的液體含有破碎的菌渣，稱為濃縮液，其中含固量8 %以下，固體不成形，漂浮在液面上，SS 高又難收集，不能直接進(jìn)環(huán)保車間進(jìn)行生化處理。2008 年《國家危險(xiǎn)廢物名錄》將抗生素渣定為危險(xiǎn)廢物，不得用于飼料，在此，不考慮制作飼料的工藝方法。環(huán)保處理方法有：（1）由于濃縮液營養(yǎng)物豐富，無毒性，噴霧制粒，制成有機(jī)肥，但由于加熱過程排放廢氣，難以回收處理，成為環(huán)保公害，難形成生產(chǎn)效益；（2）對(duì)濃縮液絮凝處理，得到的固體物進(jìn)行焚燒，本方案需增加原材料費(fèi)用；（3）以一定比例直接與煤粉混摻焚燒，濃縮液水份高，燃燒費(fèi)用高，堆集時(shí)間長易腐敗變臭，影響環(huán)境；（4）利用厭氧消化技術(shù)，回收沼氣，制備沼肥，技術(shù)還未成熟，前景可以展望。因此，陶膜的廢固，在環(huán)保處理工藝上，有較多選擇性，但沒有一條最合適的方法，還需要不斷探索。 但是王春萍等在《高壓板框與超濾膜過濾發(fā)酵液的運(yùn)行對(duì)比 》論文中通過對(duì)比高壓板框與超濾在工藝流程、成分回收率、水量、殘?jiān)幚矸绞?/span>等方面的差別,卻得出了相反的結(jié)論，他們認(rèn)為：與超濾膜相比，高壓板框具有操作簡單、用水量少、殘?jiān)菀滋幚淼膬?yōu)點(diǎn)。 如果有興趣可以詳讀這兩篇文章。
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