發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排的主要策略天津科技大學生物工程學院2011年12月14日生物制藥技術專題主要內容發(fā)酵工程的應用領域發(fā)酵行業(yè)的能源消耗及污染物產(chǎn)生情況發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排形勢與存在的問題發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略“十一五”時期發(fā)行業(yè)節(jié)能減排初見成效發(fā)酵行業(yè)未來方向—推行清潔生產(chǎn)技術發(fā)酵工程的應用領域

環(huán)境農(nóng)業(yè)化工與能源藥品食品發(fā)酵行業(yè)的能源消耗及污染物產(chǎn)生情況水和廢水發(fā)酵過程中水的消耗量和排放量非常大，2006年發(fā)酵工業(yè)主要行業(yè)用水量達到6億噸，2007年近6.3億噸。其中耗水量最大的為味精行業(yè)，2007年全國味精產(chǎn)量為190萬噸，耗水量約2億噸生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水可分為發(fā)酵廢水、提取廢水、洗滌廢水和冷卻廢水，是單位產(chǎn)品排水量較大的行業(yè)；發(fā)酵行業(yè)的廢水排放量約占全國工業(yè)廢水排放總量的2.3%，是輕工業(yè)中污染較重的行業(yè)之一發(fā)酵工業(yè)的廢水、廢渣槽中含有豐富的蛋白質、氨基酸、糖類和多種微量元素，具有較高的COD值，在8000-80000mg/L

之間，而國家要求的排放標準為300mg/L發(fā)酵行業(yè)的能源消耗及污染物產(chǎn)生情況

能源和廢氣

發(fā)酵行業(yè)能耗成本約占生產(chǎn)總成本的20%左右，節(jié)能任務非常艱巨。以味精行業(yè)為例，2006年耗煤約318萬噸；2007年耗煤約355萬噸，耗煤量同比增長11.6%。發(fā)酵過程需要供應壓縮空氣，還需要機械攪拌混合，培養(yǎng)基的無菌消毒需要高溫，這些都消耗大量的蒸汽和電能燃煤過程會排放高濃度煙塵和SO2，對環(huán)境空氣造成污染。在高濃度有機廢水的厭氧處理過程中會產(chǎn)生以甲烷為主要成分的沼氣，直接排放會造成環(huán)境風險，還有嚴重的溫室效應

發(fā)酵行業(yè)的能源消耗及污染物產(chǎn)生情況原材料消耗和固廢發(fā)酵過程菌種的生長和繁殖要消耗很多營養(yǎng)物質，包括淀粉、豆粉、玉米漿等農(nóng)副產(chǎn)品和氯化鈉、硫酸鎂、磷酸二氫鉀等無機鹽類發(fā)酵液提取后所剩的殘渣、燃煤后所殘留的爐渣和粉煤灰、廢水處理過程中所產(chǎn)生的污泥等固體廢棄物，直接排放環(huán)境會造成危害發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排形勢與存在的問題

近年來，發(fā)酵行業(yè)企業(yè)已比較深刻地認識到節(jié)能減排的重要性和必要性，紛紛投入大量資金對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣和廢氣進行治理和回收利用，并取得了一定的成績，但是，主要著眼于末端治理，投入的治理費用高，增加了發(fā)酵企業(yè)的生產(chǎn)成本。節(jié)能減排中存在的問題：一是發(fā)酵行業(yè)能耗比較高，能耗成本約占生產(chǎn)總成本的20%左右二是行業(yè)耗水量較大，噸產(chǎn)品耗水量在30～150噸之間。三是廢水排放量較大，2007年發(fā)酵工業(yè)的廢水排放量約占全國工業(yè)廢水排放總量的2.3%，四是原料利用率不高，資源綜合利用深度不夠發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略在國家政策方面采取措施菌種改良采用清潔能源減少污染物的排放采用合適的原材料減少污染物的排放廢棄物循環(huán)利用以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟采用先進技術改造設備和生產(chǎn)工藝發(fā)酵車間要狠抓各項基礎管理工作,杜絕浪費發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略在國家政策方面采取措施增強觀念，強化管理調整產(chǎn)業(yè)結構，優(yōu)化區(qū)域布局健全節(jié)能減排激勵約束機制加大對發(fā)酵行業(yè)在節(jié)能減排自主科技創(chuàng)新方面的支持力度發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略菌種改良從基因水平改良，提高基質至產(chǎn)物的轉化率，可使氧至產(chǎn)物的轉化率相應提高，氧消耗的下降同時使產(chǎn)生的發(fā)酵熱減少，從而降低冷卻動力消耗篩選菌絲較短，分支較多的菌株，可降低發(fā)酵液粘度，減少動力消耗，從形態(tài)上改良菌種是降低發(fā)酵過程中能源消耗的一個重要途徑。發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略采用清潔能源減少污染物的排放進行節(jié)能減排必須使用清潔能源。能源使用的改進，為實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和減少排污創(chuàng)造了條件。應綜合利用能源、開發(fā)新能源和可再生能源，提高能源利用率發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略采用合適的原材料減少污染物的排放原料準備是產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步。原材料的選擇與生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生量有很大的相關性。不能以犧牲環(huán)境為代價或高昂的費用來處理、處置生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量廢棄物來選擇原材料發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略廢棄物循環(huán)利用以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟實施節(jié)能減排，要求流失的物料必須加以回收，返回到流程中或經(jīng)適當處理后作為原料回用，建立從原料投入到廢物循環(huán)回收利用的生產(chǎn)閉合圈，使工業(yè)生產(chǎn)不對環(huán)境造成危害，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略

采用先進技術改造設備和生產(chǎn)工藝

（1）使用電機變頻控制技術，根據(jù)發(fā)酵周期調整攪拌的轉速，節(jié)約電能（2）增加冷卻水的回收利用裝置，提高水的循環(huán)利用率（3）發(fā)酵培養(yǎng)基的消毒可由實灌消毒改為連續(xù)消毒，可以節(jié)約蒸汽用量（4）采用DO、pH、溫度等在線監(jiān)測設備，達到對發(fā)酵培養(yǎng)基所需要的風、蒸汽、攪拌速度等的自動控制發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略（5）改革設備布局，避免操作中半成品傳遞帶來污染物（6）工藝操作參數(shù)優(yōu)化，適當改變操作條件，可延長工藝溶液使用壽命，提高物料轉化率，（7）提高技術指標減少發(fā)酵批次、減少污水排放量（8）采用新工藝，改變落后舊工藝，使用最新的科學技術成果，（9）使用電子信息技術，配套自動控制裝置，實現(xiàn)過程優(yōu)化控制發(fā)酵行業(yè)節(jié)能減排策略發(fā)酵車間要狠抓各項基礎管理工作,杜絕浪費（1）杜絕電、汽等能源的浪費,主要指設備的跑冒滴漏及長明燈等現(xiàn)象（2）檢查設備,避免設備死角造成污染（3）根據(jù)生產(chǎn)需求調整對各項設備的使用和節(jié)能工作“十一五”時期發(fā)行業(yè)節(jié)能減排初見成效在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，發(fā)酵工業(yè)企業(yè)已經(jīng)越來越認識到發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排的重要性和必要性，努力提高原料轉化率、副產(chǎn)品的綜合利用率，加大對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣和廢氣的治理和回收利用。

“十一五”時期發(fā)行業(yè)節(jié)能減排初見成效由表1可見，2006-2010年，我國發(fā)酵行業(yè)主要發(fā)酵產(chǎn)品節(jié)能減排效果顯著，其中味精行業(yè)噸產(chǎn)品水耗平均每年降低4%，能耗下降2.2%；檸檬酸行業(yè)噸產(chǎn)品的水耗平均每年降低11.2%，能耗下降6.1%；淀粉糖行業(yè)噸產(chǎn)品的水耗平均每年降低8.6%，能耗下降6.3%；酶制劑行業(yè)噸產(chǎn)品的水耗平均每年降低5.6%，能耗下降1.8%；酵母行業(yè)噸產(chǎn)品的水耗平均每年降低4.4%，能耗下降1.3%發(fā)酵行業(yè)未來方向—推行清潔生產(chǎn)技術發(fā)酵行業(yè)未來方向—推行清潔生產(chǎn)技術2003年1月1日實施的《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》中對清潔生產(chǎn)的定義為：清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用的措施，從源頭消減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務和產(chǎn)品使