Способ получения органоминеральных смесей из жидких отходов спиртового производства
Изобретение относится к переработке отходов спиртового производства. Способ предусматривает коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ путем введения в жидкие отходы спиртового производства суспензии дефеката или гашеной извести в количестве 10-100 кг сухого веса на одну тонну жидких отходов и полиакриламида в количестве 10-100 г на 100 л жидких отходов и последующее откачивание осажденной смеси. В жидкие отходы могут быть введены сапропель или торф в количестве соответственно 10-200 кг или 10-1000 кг сухого веса, на 1 т жидких отходов. В осажденную смесь из органоминеральных веществ могут быть добавлены микроэлементы и минеральные компоненты. Изобретение позволяет утилизировать отходы как спиртового, так и сахарного производства с получением органоминеральных удобрений направленного действия и кормопродукта. При этом данная технология является экологичной. 10 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к переработке отходов спиртового производства, а именно к способу получения органоминеральных смесей из жидких отходов спиртового производства.
Как известно, на производство спирта из сырья забирается только крахмал, а крахмала в сырье содержится 40-50%. Оставшаяся масса, так называемая послеспиртовая жидкая барда, - быстро закисающая жидкость, которая, тем не менее, обладает питательной ценностью, ведь именно в барде содержится весь белок зерна, аминокислоты, микроэлементы. К тому же не переработанная барда является источником загрязнения окружающей среды. Поэтому во всем мире разработаны и разрабатываются разнообразные технологии по переработке отходов спиртового производства.
В основном, предпочтение отдается простому и надежному способу выпаривания воды из барды, поскольку транспортировка жидкой барды экономически не выгодна. Но данный способ приводит к неконтролируемому выбросу вредных веществ в атмосферу, кроме того, он достаточно энергоемкий, что резко увеличивает цену продукта.
Известен также способ очистки сточных вод спиртового производства с удалением взвешенных коллоидных и растворенных органических и минеральных примесей, физико-химическими методами, включающий коагуляцию, которую проводят гидроксидом алюминия, удаление органических и минеральных примесей обратноосмотическими мембранами с диаметром пор не более (10-15)·10-10 м (см. патент РФ №2151172, МПК7 C12F 3/10, опубликован 20.06.00).
Недостатками данного способа являются: использование дорогостоящего реагента, дорогостоящего оборудования, применение обратноосмотических мембран ограничивает производительность очистки.
Наиболее близким по сущности к заявленному изобретению является способ очистки жидких отходов спиртового производства (Патент РФ №2220195, МПК C12F 3/10, от 27.12.2003), включающий удаление взвешенных, коллоидных и растворенных органических и минеральных примесей физико-химическими методами и осаждение их коагуляцией, отличающийся тем, что предварительно разделяют отходы спиртового производства на крупные взвешенные вещества и грубый фильтрат, осаждение которого осуществляют введением глины-ирлита, водорастворимого катионного полиэлектролита, представляющего собой продукт полимеризации диметиламмоний хлорида формулы
и извести пушонки в следующих количествах, мг/л:
глина-ирлит 500-6000, вышеуказанный водорастворимый катионный полиэлектролит 1-6, известь-пушонка 100-300, с получением осадка и осветленной воды, которую сбрасывают в канализационную сеть или направляют на доочистку, а полученный осадок уплотняют и используют в качестве кормопродукта.
Главным недостатком известного способа очистки является привязка к месторождению глины-ирлита, производителей спирта много, месторождение глины-ирлита одно, и доставка глины-ирлита существенно увеличивает себестоимость получаемого продукта. То есть использование известного способа для большинства предприятий спиртового производства является нецелесообразным.
Задачей предлагаемого технического решения является создание экологически чистого, дешевого и доступного способа очистки жидких отходов спиртового производства с получением органно-минеральных смесей, повышение производительности переработки жидких отходов спиртового производства, снижение себестоимости получаемой продукции.
Технический результат заключается в утилизации отходов спиртового производства с получением кормопродукта, органоминеральных удобрений, при уменьшении в 8-10 раз времени коагуляции и осаждения органоминеральных веществ, а также в получении готового продукта с повышенным в 2-3 раза содержанием аминокислот.
Этот технический результат достигается при реализации заявленного способа получения органоминеральной смеси из жидких отходов спиртового производства, включающего коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ, который отличается тем, что осуществляют коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ введением полиакриламида 
в количестве 10-100 г сухого веса на 100 л жидких отходов спиртового производства и дефеката в количестве 10-100 кг сухого веса или гашеной извести в количестве 10-100 кг сухого веса на 1 т жидких отходов спиртового производства.
Перед введением в жидкие отходы спиртового производства полиакриламида делают водный раствор полиакриламида, применение которого ускоряет коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ в 8-10 раз, соответственно в 8-10 раз увеличивает объем переработки жидких отходов спиртового производства при использовании одних и тех же производственных мощностей и тем самым снижает себестоимость получаемой продукции.
Дефекат - это отходы сахарного производства, известковые удобрения, которые используют для известкования почв с целью устранения избыточной кислотности. Отвалы дефекатов находятся при каждом сахарном производстве. Сухой дефекат содержит: 60-70% Са СО3, 10-15% органических веществ, 0,2-0,7% N, 0,2-0,9 P2О5,0,3-1% K2О и микроэлементы.
Введение суспензии дефеката в барду позволяет произвести нейтрализацию кислотности до рН более 6, произвести коагуляцию взвешенных примесей в барде и обогащение осажденного продукта ценными компонентами.
На фиг.1 изображена установка для получения органоминеральных смесей из жидких отходов спиртового производства, которая содержит: емкость 1 для барды 2, подвод 3 барды 2, разделительную сетку 4, отвод 5 очищенной воды, осажденную смесь 6, иловый насос 7 с патрубком 8, барботажную трубу 9 для подачи реагентов (вид с торца), воздуховод 10 для активизации коагуляции взвешенных частиц пузырьками воздуха (вид с торца), наклонное днище 11 емкости 1.
Через подвод 3 барда 2 подается в емкость 1 длиной 10-20 м, которая имеет наклонное днище 11. Емкость 1 разделена на две части разделительной сеткой 4. Через барботажную трубу 9 с отверстиями в стенках в первую часть емкости 1 вводят дефекат в виде суспензии в жидкие отходы спиртового производства, под давлением, посредством насоса. Для лучшего перемешивания дефеката со взвешенными частицами барды, для активизации нейтрализации кислотности барды до рН 7-10, активизации коагуляции взвешенных частиц через воздуховод 10 с отверстиями в стенках, расположенный у днища 11 под барботажной трубой 9, подают воздух, пузырьки которого активно перемешивают полученную смесь. Для ускорения коагуляции в емкость 1 впрыскивают водный раствор полиакриламида, приготовленного из расчета 10-100 г сухого веса полиакриламида на 100 л барды 2, что ускоряет коагуляцию в 8 - 10 раз. После коагуляции осажденная смесь 6 по наклонному днищу 11, через разделительную сетку 4, поступает во вторую часть емкости 1 - зону отстоя, после чего откачивают осажденную смесь 6 из органоминеральных веществ посредством илового насоса 7 через патрубок 8, из нижней части емкости 1, а очищенная вода выливается через отвод 5. Для получения кормопродукта, используемого при производстве комбикормов или в качестве белково-углеводной добавки в кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц, в емкость 1 вводят дефекат в количестве 10-20 килограмм сухого веса на одну тонну жидких отходов спиртового производства и после грануляции осажденной смеси 6 получают высококачественный кормопродукт с Са СО3, Mg, P2O5, K2О, микроэлементами, аминокислотами, и другими минеральными и органическими веществами, содержащимися в дефекате и барде.
Для получения органоминерального удобрения в емкость 1 вводят дефекат в количестве 20-100 кг сухого веса на 1 т жидких отходов спиртового производства. При этом получается новая форма органоминерального удобрения, которая не только устраняет излишнюю кислотность почв, но и содержит эффективный биостимулятор в виде комплекса аминокислот. Вместо дефеката возможно также применение гашеной извести в количестве 10 -100 кг сухого веса на одну тонну жидких отходов спиртового производства.
Через барботажную трубу 9 вместе с суспензией дефеката возможна подача и других реагентов. Возможны варианты, в которых в емкость 1 подают сапропель в количестве 10-200 кг сухого веса на 1 т жидких отходов спиртового производства, или когда откачанную осажденную смесь 6 из органоминеральных веществ весом в 1 т смешивают с сапропелем в количестве 10-1000 кг сухого веса, или с измельченным торфом в количестве 10-1000 кг сухого веса, или с сапропелем и торфом вместе по 10-1000 кг сухого веса каждого.
Возможно добавление микроэлементов и минеральных компонентов в осажденную откачанную смесь из органоминеральных веществ: аммофос в количестве 2-15%, карбамид в количестве 2-15%, сульфат калия в количестве 3-20%, сульфат магния в количестве 2-12% от массы осажденной откачанной смеси.
Смешивание органической (в основном) и минеральных частей удобрения проводят при температуре 45-50°С и влажности смеси 45-55%. При смешивании происходит равномерное распределение компонентов в массе. Далее смесь подвергают гранулированию и образовавшиеся гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 90-100°С.
Органические материалы содержат гуминовые соединения различного состава, которые в определенных условиях образуют с минеральными компонентами органоминеральные комплексы и закрепляют азот в обменной форме, а фосфор и калий переводят в подвижную форму, легко извлекаемую растениями.
К тому же, в технологическом процессе барда при определенных условиях может дополнительно ферментировать торф, что позволяет исключить его предварительную подготовку.
За счет органических веществ растения обеспечиваются аминокислотами, физиологически активными веществами.
Органоминеральные удобрения способствуют повышению гумуса в почве, активизируют деятельность почвенных микроорганизмов, улучшают водный и воздушный режимы почвы, делают ее более плодородной. При применении органоминеральных удобрений, дозировка минерального питания снижается в 2-3 раза.
Предлагаемая технология позволяет получать марки органоминеральных удобрений направленного действия, то есть удобрений под определенные культуры с различными соотношения компонентов в зависимости от потребности культуры растений и состава почвы.
Группой аминокислотного анализа Государственного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов были проанализированы два образца порошкообразного вещества, полученных из послеспиртовой барды на содержание свободных и связанных аминокислот. Образец номер один был получен без применения полиакриламида, а образец номер два получен с применением полиакриламида. Было установлено, что образец номер один содержит 0,215% свободных аминокислот и 3,97% свободных и связанных аминокислот. Образец номер два содержит 0,052% свободных аминокислот и 10,45% свободных и связанных аминокислот, что отражено в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | ||||
| Содержание свободных аминокислот в препаратах №1 и №2 | ||||
| Аминокислота | Образец №1 | Образец №2 | ||
| Навеска 14,5 мг /4 мл/. Упарили досуха | Навеска 14,52 мг /4 мл/. Упарили досуха | |||
| Количество нМоль из анализа | Количество мг аминокислоты в 14,5 мг | К-во нМоль из анализа | Количество мг аминокислоты в 14,5 мг | |
| Аспарагиновая кислота | 3,17 | 0,0021 мг | ||
| Треонин | 3,00 | 0,0017 мг | 7,33 | 0,0019 мг |
| Серин | 8,53 | 0,0044 мг | ||
| Глутаминовая кислота | 9,42 | 0,0069 мг | 3,70 | 0,0013 мг |
| Пролин | 8,52 | 0,0048 мг | 5,56 | 0,0015 мг |
| Глицин | 2,89 | 0,0010 мг | 2,62 | 0,0004 мг |
| Аланин | 4,50 | 0,0020 мг | 2,88 | 0,0006 мг |
| Полуцистин | - | - | - | - |
| Валин | 2,08 | 0,0012 мг | 0,99 | 0,0002 мг |
| Метионин | 0,72 | 0,0005 мг | 0,69 | 0,0002 мг |
| Изолейцин | 1,45 | 0,0009 мг | 0,47 | 0,0001 мг |
| Лейцин | 2,80 | 0,0018 мг | 0,96 | 0,0003 мг |
| Тирозин | 0,80 | 0,0007 мг | 0,65 | 0,0002 мг |
| Фенилаланин | 2,36 | 0,0019 мг | 0,61 | 0,0002 мг |
| Лизин | - | - | - | - |
| Гистидин | 0,96 | 0,0007 мг | 0,91 | 0,0003 мг |
| Аргинин | 0,80 | 0,0006 мг | 1,13 | 0,0004 мг |
| ИТОГО | 0,0312 мг или 0,215% | 0,0076 мг или 0,052% |
| Таблица 2 | ||||
| Содержание свободных и связанных аминокислот в препаратах №1 и №2 | ||||
| Аминокислота | Образец №1 | Образец №2 | ||
| Навеска 30 мг | Навеска 30 мг | |||
| Количество нМоль из анализа | Количество мг аминокислоты в 30 мг | Количество нМоль из анализа | Количество мг аминокислоты в 30 мг | |
| Аспарагиновая кислота | 8,02 | 0,1106 мг | 7,96 | 0,2196 мг |
| Треонин | 4,39 | 0,0532 мг | 5,44 | 0,1318 мг |
| Серин | 6,12 | 0,0638 мг | 7,91 | 0,1651 мг |
| Глутаминовая кислота | 17,75 | 0,2747 мг | 26,32 | 0,8148 мг |
| Пролин | 8,03 | 0,0934 мг | 16,54 | 0,3850 мг |
| Глицин | 8,49 | 0,0580 мг | 10,45 | 0,1429 мг |
| Аланин | 7,27 | 0,0619 мг | 8,74 | 0,1489 мг |
| Полуцистин | - | - | - | - |
| Валин | 5,15 | 0,0611 мг | 6,45 | 0,1532 мг |
| Метионин | 0,58 | 0,0091 мг | 0,77 | 0,0242 мг |
| Изолейцин | 3,89 | 0,0527 мг | 4,77 | 0,1293 мг |
| Лейцин | 7,07 | 0,0958 мг | 8,72 | 0,2364 мг |
| Тирозин | 2,06 | 0,0402 мг | 2,31 | 0,0903 мг |
| Фенилаланин | 3,51 | 0,0619 мг | 4,43 | 0,1562 мг |
| Лизин | 4,00 | 0,0614 мг | 4,75 | 0,1459 мг |
| Гистидин | 1,73 | 0,0284 мг | 2,28 | 0,0749 мг |
| Аргинин | 3,48 | 0,0651 мг | 3,92 | 0,1467 мг |
| ИТОГО | 1,1913 мг или 3,97% | 3,1452 мг или 10,45% |
Применение полиакриламида в заявленном способе получения органо-минеральных смесей из жидких отходов спиртового производства позволило не только ускорить осаждение частиц, но и получить повышенное более чем в 2,5 раза содержание свободных и связанных аминокислот в продукте, что очень ценно при производстве кормовых добавок и органоминеральных удобрений.
При этом данная технология экологична, не загрязняет окружающую среду, позволяет утилизировать отходы как спиртового, так и сахарного производства и производить недорогие и высококачественные органоминеральные смеси.
Литература
Патент РФ №2220195 от 27.12.2003 «СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА»
1. Способ получения органоминеральных смесей и жидких отходов спиртового производства, характеризующийся тем, что предусматривает коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ путем введения в жидкие отходы спиртового производства суспензии дефеката или гашеной извести в количестве 10-100 кг сухого веса на одну тонну жидких отходов спиртового производства и полиакриламида в количестве 10-100 г сухого веса на 100 л жидких отходов и последующее откачивание осажденной смеси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед введением в жидкие отходы спиртового производства из полиакриламида готовят раствор.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию дефеката вводят в отходы под давлением посредством насоса.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает введение в отходы сапропеля в количестве 10-200 кг сухого веса на одну тонну отходов.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осажденную смесь откачивают посредством насоса.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает смешивание откачанной осажденной смеси из органоминеральных веществ с сапропелем из расчета 10-1000 кг сухого веса сапропеля на одну тонну указанной смеси.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает смешивание откачанной осажденной смеси из органоминеральных веществ с измельченным торфом из расчета 10-1000 кг сухого веса торфа на одну тонну указанной смеси.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает добавление в осажденную откачанную смесь из органоминеральных веществ аммофоса в количестве 2-15% от массы указанной смеси.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает добавление в осажденную откачанную смесь из органоминеральных веществ карбамида в количестве 2-15% от массы указанной смеси.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает добавление в осажденную откачанную смесь из органоминеральных веществ сульфата калия в количестве 3-20% от массы указанной смеси.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусматривает добавление в осажденную откачанную смесь из органоминеральных веществ сульфата магния в количестве 2-12% от массы указанной смеси.
