本文以裴立忠的《 紅霉素發(fā)酵液過濾工藝設備 》為基礎分析板框與超濾膜過濾差異。 目前紅霉素發(fā)酵液分離的設備，傳統(tǒng)上用的是板框壓濾機，2004 年以后，微濾膜過濾設備在一些新上企業(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：本訂閱號通過了微信原創(chuàng)審核』
板框過濾設備，濾材使用的是濾布，要求先對發(fā)酵液進行絮凝處理，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，細小物質(zhì)攔截在濾餅上，不堵塞濾布毛孔，進行良好固液分離，稠料發(fā)酵工藝適合板框過濾。 通常，進行板框過濾前，進行濾紙小試，檢查濾速及濾液是否澄清，然后根據(jù)小試結(jié)果適當調(diào)節(jié)板框過濾工藝。如在預處理后的發(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），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。濾布選擇應通過試驗確定，各種濾布的特性如下： A、全棉濾布： 機械強度、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酸。C、滌綸濾布： 強度及耐磨性良好，耐酸性特強，耐堿性良好。 D、丙綸濾布： 耐磨性和耐溫性良好，對無機酸有良好的抗蝕性，對弱堿和室溫下的強堿有較強的抗蝕性，在濃度低于80%的硫酸不被溶解。 E、尼龍濾布： 室溫下對于堿和無機酸具有耐蝕性，價格低，但纖維較弱，強度較差。 F、聚氯乙烯濾布： 對于各種濃度的強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）按所分離物料直徑確定，一般在選擇濾布目數(shù)時應稍大于所要截留的顆粒直徑，在過濾的初級階段有少量的小顆粒穿濾，當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)又稱無機陶瓷膜，是以無機陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對稱膜。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，進行固液分離。要求發(fā)酵液中不得有機械強度大顆粒物質(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。陶膜工藝設計上，配置寬通道膜芯以利較大進料通量，保證生產(chǎn)進度，配置窄通道膜芯以利濃縮倍數(shù)提高，陶瓷膜工藝中，進料和頂洗（透析）同時進行，頂洗時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定好，因此，陶膜濾出液效價能穩(wěn)定在2800 μ/mL 左右，不需另配置不同效價貯存罐。隨著物料在膜面上形成濃度極化，形成膜污染，影響膜進料量（膜通量），陶膜工藝設計上，采用在線清洗方式，可將跨膜壓差增大顯著的膜組切出，不進料而進行清洗，其它膜組繼續(xù)進料，保證連續(xù)進料，確保生產(chǎn)進度。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。陶瓷膜過濾進料量，通常取決于過濾面積以及料液質(zhì)量，采用轉(zhuǎn)輪設計進料、在線清洗工藝，多罐次進料不需要停歇，保證24 小時處理完一天批次料。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行絮凝而膜過濾預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237.8 萬元。板框的濾布是耗材，主要是細布如8386 型號，相同規(guī)模，年耗用量約8736 m，價值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2元/噸，則年費用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，水費用忽略不計。人工費用比較。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。設備折舊，陶膜折舊360 萬/年，板框比較少，在此忽略不計。 綜合以上，陶膜年費用1082 萬元，板框年費用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用2838.5 萬/年，一條生產(chǎn)線。因此，板框過濾工藝運行非常不經(jīng)濟。 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，雨水會溶解部分硫酸鋅滲入地下，對地下水體安全存在嚴重威脅。菌渣中進行硫酸鋅回收，一般要進行焚燒，采用硫酸溶解，對設備、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，不能直接進環(huán)保車間進行生化處理。2008 年《國家危險廢物名錄》將抗生素渣定為危險廢物，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）對濃縮液絮凝處理，得到的固體物進行焚燒，本方案需增加原材料費用；（3）以一定比例直接與煤粉混摻焚燒，濃縮液水份高，燃燒費用高，堆集時間長易腐敗變臭，影響環(huán)境；（4）利用厭氧消化技術，回收沼氣，制備沼肥，技術還未成熟，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)酵液的運行對比 》論文中通過對比高壓板框與超濾在工藝流程、成分回收率、水量、殘渣處理方式等方面的差別,卻得出了相反的結(jié)論，他們認為：與超濾膜相比，高壓板框具有操作簡單、用水量少、殘渣容易處理的優(yōu)點。 如果有興趣可以詳讀這兩篇文章。
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