Giải pháp xử lý nước peptide sinh học
Quy mô thị trường toàn cầu của thuốc protein sinh học là 62,8 tỷ đô la Mỹ vào năm 2020 và dự kiến sẽ tăng lên 96,0 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm khoảng 8,8%. Sự tăng trưởng này chủ yếu được thúc đẩy bởi các loại thuốc không-insulin peptide, có tốc độ tăng trưởng thị trường cao hơn nhiều so với các sản phẩm insulin truyền thống.
Ngoài ra, peptide kháng khuẩn, với tư cách là một nhánh quan trọng của protein sinh học, có quy mô thị trường toàn cầu là 2,416 tỷ nhân dân tệ (khoảng 340 triệu đô la Mỹ) vào năm 2024 và dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 19,38%, đạt 6,992 tỷ nhân dân tệ (khoảng 980 triệu đô la Mỹ) vào năm 2030. Điều này cho thấy tiềm năng tăng trưởng cao của các sản phẩm peptide chức năng cụ thể.
I. Tổng quan về khách hàng xử lý nước thải Bioprotein
Các sản phẩm bioprotein được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm bổ sung sức khỏe, thực phẩm chức năng, y học và nông nghiệp. Quy trình sản xuất của chúng thường liên quan đến quá trình lên men vi sinh vật, chiết xuất enzyme, sấy phun, v.v. Các quy trình này tạo ra nước thải chứa protein, peptide, axit amin, dung môi hữu cơ và chất dinh dưỡng còn sót lại, có nồng độ chất hữu cơ cao (COD cao), khả năng phân hủy sinh học tốt nhưng xả thải không liên tục và chất lượng nước có biến động lớn. Vì vậy, cần có một hệ thống xử lý nước thải ổn định và hiệu quả để đáp ứng tiêu chuẩn xả thải bảo vệ môi trường.
Hình ảnh sản xuất peptide sinh học
II. Xử lý nước thải Bioprotein
Nguồn nước thải
Nguồn nước thải bioprotein chủ yếu liên quan chặt chẽ đến quá trình sản xuất bioprotein. Bioprotein thường được sản xuất thông qua các phương tiện công nghệ sinh học như lên men vi sinh vật và thủy phân bằng enzym. Vì vậy, nước thải chủ yếu đến từ các công đoạn khác nhau của quá trình sản xuất. Các nguồn nước thải bioprotein chính như sau:
1. Nước thải từ quá trình lên men: Trong quá trình lên men vi sinh vật để sản xuất protein sinh học sẽ tạo ra một lượng lớn chất lỏng lên men. Chất lỏng lên men này chứa các thành phần chưa được sử dụng của môi trường nuôi cấy, các chất chuyển hóa của vi sinh vật và chính sản phẩm bioprotein. Ngoài ra, các hoạt động làm sạch, thay thế nguyên liệu trong quá trình lên men cũng tạo ra một lượng nước thải nhất định.
2. Nước thải từ quá trình chiết xuất và tinh chế: Chiết xuất và tinh chế protein sinh học từ dịch lên men là một phần quan trọng của quá trình sản xuất. Trong quá trình này, nhiều dung môi, dung dịch axit-bazơ khác nhau, v.v. được sử dụng để tách, kết tủa, lọc, v.v. Những hoạt động này không chỉ tạo ra nước thải có chứa protein sinh học mà còn cả nước thải chứa dung môi, axit, bazơ và các chất hóa học khác.
3. Nước thải từ việc vệ sinh thiết bị và súc rửa tại chỗ: Để đảm bảo vệ sinh cho quá trình sản xuất và hoạt động bình thường của thiết bị, cần phải thường xuyên vệ sinh và súc rửa thiết bị sản xuất, đường ống và địa điểm sản xuất. Các hoạt động làm sạch và rửa này tạo ra nước thải có chứa dầu, tạp chất và một lượng nhỏ protein sinh học còn sót lại.
4. Nước thải sinh hoạt: Các doanh nghiệp sản xuất protein sinh học cũng tạo ra nước thải sinh hoạt từ nhân viên của mình. Mặc dù lượng nước thải này không liên quan trực tiếp đến quá trình sản xuất nhưng nó cũng là một phần trong quá trình xử lý nước thải của doanh nghiệp.
So sánh hình ảnh nước bị ô nhiễm và hình ảnh nước đã qua xử lý
III. Quy trình xử lý nước thải Bioprotein
Các peptit sinh học (như myopeptide và peptit hải sâm) được điều chế bằng cách sử dụng một lượng lớn dung môi hữu cơ (chẳng hạn như etanol), dẫn đến nước thải hữu cơ có nồng độ-cao với các đặc tính như COD cao (lên đến 5–200.000 mg/L), độ pH axit, tỷ lệ B/C thấp (khoảng 0,2) và khả năng phân hủy sinh học kém. Chúng thuộc loại nước thải hóa học và dược phẩm khó phân hủy. Do đó, cần phải thiết kế một quy trình xử lý hợp tác đa cấp và có mục tiêu. Luồng quy trình
1. Chặn lưới: Nước thải đầu tiên đi vào bể lưới để loại bỏ các chất nổi lớn và tạp chất trong nước thải sản xuất, ngăn ngừa tắc nghẽn các thiết bị tiếp theo.
2. Xử lý tách dầu: Đối với nước thải sản xuất sinh cảnh chứa chất não động vật và nguyên liệu da, bể tách dầu mỡ được bố trí để tách dầu nổi, giảm tải cho hệ thống tiếp theo.
3. Điều tiết chất lượng và số lượng nước: Do xả nước không liên tục trong sản xuất nên chất lượng và số lượng nước biến động rất lớn. Nó cần phải vào bể điều hòa để đồng nhất và cân bằng để đảm bảo sự ổn định của quá trình xử lý tiếp theo; một số hệ thống còn có thiết bị làm mát và khuấy để kiểm soát nhiệt độ nước.
4. Thủy phân và axit hóa: Thông qua bể thủy phân và axit hóa, khả năng phân hủy sinh học của nước thải được cải thiện, các chất hữu cơ phân tử lớn-được phân hủy thành các phân tử nhỏ, cải thiện tỷ lệ B/C và tạo điều kiện cho quá trình xử lý hiếu khí tiếp theo.
5. Tuyển nổi/lắng lắng bằng không khí: Sử dụng máy tuyển nổi bằng không khí hoặc quy trình lắng 混凝, bổ sung PAM (polyacrylamide) và các hóa chất khác để loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất keo và một số chất hữu cơ khó phân hủy, giảm độ đục và COD.
6. Xử lý lò phản ứng bùn kỵ khí dòng chảy ngược (UASB): Sử dụng vi khuẩn kỵ khí hiệu quả để phân hủy chất hữu cơ có nồng độ-cao, tạo ra khí mê-tan và carbon dioxide, giảm đáng kể tải lượng COD; quá trình này không cần khuấy, tiết kiệm năng lượng- và có thể thích ứng với tải trọng va đập.
7. Oxy hóa tiếp xúc hoặc xử lý hiếu khí SBR: Sử dụng phương pháp oxy hóa tiếp xúc hoặc xử lý bùn phản ứng theo mẻ (SBR) theo trình tự, trong điều kiện hiếu khí, chất hữu cơ tiếp tục bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí, làm giảm BOD và COD dư.
8. Làm sạch sâu lò phản ứng sinh học màng (MBR): Một số dự án-tiêu chuẩn cao áp dụng quy trình MBR, kết hợp xử lý sinh học với công nghệ tách màng, đạt được khả năng tách chất lỏng-rắn hiệu quả, chất lượng nước thải ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn tái sử dụng.
9. Xử lý khử trùng: Nếu nước thải cần được tái sử dụng trong sản xuất hoặc thải vào các vùng nước nhạy cảm, cần bổ sung thêm các thiết bị khử trùng bằng tia cực tím hoặc clo dioxide để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh.
Sơ đồ xử lý nước thải
Nước thải sản xuất → Tách dầu-nước → Bể điều tiết → Axit thủy phân → Xử lý sinh hóa kỵ khí → Xử lý sinh hóa hiếu khí → Xử lý khử trùng → Xả đạt tiêu chuẩn
IV. Nghiên cứu trường hợp cụ thể về xử lý nước thải Bioprotein
Tổng quan dự án:
Tên dự án: Dự án trạm xử lý nước thải sản xuất Peptide hoạt tính sinh học
Khối lượng nước thải: Dự án này là dự án sản xuất peptide hoạt tính sinh học với sản lượng hàng năm là 600 tấn. Lưu lượng nước thải là 120 m3/d.
Điều kiện nước thải: CODcr của nước thải xấp xỉ 6000 mg/L, NH3-N xấp xỉ 50 mg/L và lượng dầu động thực vật khoảng 10.000 mg/L. Nó còn chứa một lượng lớn bột than hoạt tính và bột xương bò, là loại nước thải hữu cơ có nồng độ cao nên việc xử lý gặp nhiều khó khăn.
Nguồn nước thải: Nước nguồn là nước thải được tạo ra từ quá trình sản xuất chiết xuất peptide có hoạt tính sinh học sử dụng protein collagen xương được tạo ra khi đun sôi xương. Nước thải chủ yếu đến từ nước làm sạch, nước xối, nước sôi của xưởng nghiền xương bò.
II. Giới thiệu nước thải doanh nghiệp:
Tai'ai Peptide là một-doanh nghiệp công nghệ cao tích hợp nghiên cứu, sản xuất và kinh doanh nguyên liệu thô collagen peptide và thực phẩm chức năng. Dự án xử lý nước thải của Công nghệ sinh học Daqing Tai'ai Peptide do Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Tế Nam Quảng Bá thiết kế và thi công, chính thức khởi công xây dựng vào ngày 8 tháng 11 năm 2017. Quá trình xử lý sinh hóa áp dụng công nghệ kỵ khí UASB. Bằng cách áp dụng lò phản ứng UASB mới, công nghệ phản ứng UASB mới được áp dụng. Công nghệ này dựa trên thực tiễn kỹ thuật và thông qua việc tiếp thu và hấp thụ các công nghệ tiên tiến trong và ngoài nước, nó cải tiến và đổi mới lò phản ứng UASB truyền thống và được áp dụng cho các nhà máy tinh bột và nhà máy dược phẩm sinh học lớn. Quy trình tiên tiến, thiết bị có công suất xử lý nước thải mạnh, tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí vận hành thấp và sản lượng khí cao.
III. Tổng quan dự án:
Sau khi các kỹ sư của công ty chúng tôi tiến hành-điều tra tại chỗ, hiểu rõ quy trình sản xuất và nắm vững các đặc tính của nước thải, dựa trên kinh nghiệm thiết kế, lắp đặt và vận hành thử nhiều năm của công ty chúng tôi, kết hợp với nhu cầu thực tế của đơn vị xây dựng, công ty đã quyết định áp dụng quy trình xử lý: máy tách dầu + bể lắng + máy tuyển nổi không khí + UASB + MBR. Và theo đặc điểm của nước thải, các ý kiến chuyên môn đã được đưa ra cho đơn vị thi công về việc bố trí mạng lưới thoát nước của nhà máy để tránh tắc nghẽn dầu mỡ trong đường ống trong quá trình vận hành và tiết kiệm chi phí xây dựng đã được đơn vị thi công phê duyệt.
IV. Giới thiệu công nghệ môi trường Quảng Ba:
Công nghệ Môi trường Quảng Bác đã tham gia xử lý nước thải sản xuất của doanh nghiệp và các loại nước thải hóa học khác nhau kể từ khi thành lập vào năm 2009. Từ thiết kế quy trình tổng thể của trạm xử lý nước thải, sản xuất thiết bị xử lý nước thải cho đến lắp đặt và vận hành quy trình xử lý trạm xử lý nước thải. Đây là một công ty bảo vệ môi trường toàn diện. Chúng tôi có công nghệ kỵ khí và hiếu khí tiên tiến. Chúng tôi có hàng trăm kinh nghiệm thi công và thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp cho các dự án xử lý nước thải thuộc nhiều ngành công nghiệp. Các trường hợp trạm xử lý nước thải được phân bổ khắp cả nước.
