生物制药技术

发酵行业节能减排的主要策略天津科技大学生物工程学院2011年12月14日生物制药技术专题主要内容发酵工程的应用领域发酵行业的能源消耗及污染物产生情况发酵行业节能减排形势与存在的问题发酵行业节能减排策略“十一五”时期发行业节能减排初见成效发酵行业未来方向—推行清洁生产技术发酵工程的应用领域

环境农业化工与能源药品食品发酵行业的能源消耗及污染物产生情况水和废水发酵过程中水的消耗量和排放量非常大，2006年发酵工业主要行业用水量达到6亿吨，2007年近6.3亿吨。其中耗水量最大的为味精行业，2007年全国味精产量为190万吨，耗水量约2亿吨生产过程中所产生的废水可分为发酵废水、提取废水、洗涤废水和冷却废水，是单位产品排水量较大的行业；发酵行业的废水排放量约占全国工业废水排放总量的2.3%，是轻工业中污染较重的行业之一发酵工业的废水、废渣槽中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类和多种微量元素，具有较高的COD值，在8000-80000mg/L

之间，而国家要求的排放标准为300mg/L发酵行业的能源消耗及污染物产生情况

能源和废气

发酵行业能耗成本约占生产总成本的20%左右，节能任务非常艰巨。以味精行业为例，2006年耗煤约318万吨；2007年耗煤约355万吨，耗煤量同比增长11.6%。发酵过程需要供应压缩空气，还需要机械搅拌混合，培养基的无菌消毒需要高温，这些都消耗大量的蒸汽和电能燃煤过程会排放高浓度烟尘和SO2，对环境空气造成污染。在高浓度有机废水的厌氧处理过程中会产生以甲烷为主要成分的沼气，直接排放会造成环境风险，还有严重的温室效应

发酵行业的能源消耗及污染物产生情况原材料消耗和固废发酵过程菌种的生长和繁殖要消耗很多营养物质，包括淀粉、豆粉、玉米浆等农副产品和氯化钠、硫酸镁、磷酸二氢钾等无机盐类发酵液提取后所剩的残渣、燃煤后所残留的炉渣和粉煤灰、废水处理过程中所产生的污泥等固体废弃物，直接排放环境会造成危害发酵行业节能减排形势与存在的问题

近年来，发酵行业企业已比较深刻地认识到节能减排的重要性和必要性，纷纷投入大量资金对生产过程中产生的废水、废渣和废气进行治理和回收利用，并取得了一定的成绩，但是，主要着眼于末端治理，投入的治理费用高，增加了发酵企业的生产成本。节能减排中存在的问题：一是发酵行业能耗比较高，能耗成本约占生产总成本的20%左右二是行业耗水量较大，吨产品耗水量在30～150吨之间。三是废水排放量较大，2007年发酵工业的废水排放量约占全国工业废水排放总量的2.3%，四是原料利用率不高，资源综合利用深度不够发酵行业节能减排策略在国家政策方面采取措施菌种改良采用清洁能源减少污染物的排放采用合适的原材料减少污染物的排放废弃物循环利用以发展循环经济采用先进技术改造设备和生产工艺发酵车间要狠抓各项基础管理工作,杜绝浪费发酵行业节能减排策略在国家政策方面采取措施增强观念，强化管理调整产业结构，优化区域布局健全节能减排激励约束机制加大对发酵行业在节能减排自主科技创新方面的支持力度发酵行业节能减排策略菌种改良从基因水平改良，提高基质至产物的转化率，可使氧至产物的转化率相应提高，氧消耗的下降同时使产生的发酵热减少，从而降低冷却动力消耗筛选菌丝较短，分支较多的菌株，可降低发酵液粘度，减少动力消耗，从形态上改良菌种是降低发酵过程中能源消耗的一个重要途径。发酵行业节能减排策略采用清洁能源减少污染物的排放进行节能减排必须使用清洁能源。能源使用的改进，为实现能源可持续发展和减少排污创造了条件。应综合利用能源、开发新能源和可再生能源，提高能源利用率发酵行业节能减排策略采用合适的原材料减少污染物的排放原料准备是产品生产的第一步。原材料的选择与生产过程中污染物的产生量有很大的相关性。不能以牺牲环境为代价或高昂的费用来处理、处置生产过程产生的大量废弃物来选择原材料发酵行业节能减排策略废弃物循环利用以发展循环经济实施节能减排，要求流失的物料必须加以回收，返回到流程中或经适当处理后作为原料回用，建立从原料投入到废物循环回收利用的生产闭合圈，使工业生产不对环境造成危害，发展循环经济。发酵行业节能减排策略

采用先进技术改造设备和生产工艺

（1）使用电机变频控制技术，根据发酵周期调整搅拌的转速，节约电能（2）增加冷却水的回收利用装置，提高水的循环利用率（3）发酵培养基的消毒可由实灌消毒改为连续消毒，可以节约蒸汽用量（4）采用DO、pH、温度等在线监测设备，达到对发酵培养基所需要的风、蒸汽、搅拌速度等的自动控制发酵行业节能减排策略（5）改革设备布局，避免操作中半成品传递带来污染物（6）工艺操作参数优化，适当改变操作条件，可延长工艺溶液使用寿命，提高物料转化率，（7）提高技术指标减少发酵批次、减少污水排放量（8）采用新工艺，改变落后旧工艺，使用最新的科学技术成果，（9）使用电子信息技术，配套自动控制装置，实现过程优化控制发酵行业节能减排策略发酵车间要狠抓各项基础管理工作,杜绝浪费（1）杜绝电、汽等能源的浪费,主要指设备的跑冒滴漏及长明灯等现象（2）检查设备,避免设备死角造成污染（3）根据生产需求调整对各项设备的使用和节能工作“十一五”时期发行业节能减排初见成效在国家产业政策的正确引导下，发酵工业企业已经越来越认识到发展循环经济和节能减排的重要性和必要性，努力提高原料转化率、副产品的综合利用率，加大对生产过程中产生的废水、废渣和废气的治理和回收利用。

“十一五”时期发行业节能减排初见成效由表1可见，2006-2010年，我国发酵行业主要发酵产品节能减排效果显著，其中味精行业吨产品水耗平均每年降低4%，能耗下降2.2%；柠檬酸行业吨产品的水耗平均每年降低11.2%，能耗下降6.1%；淀粉糖行业吨产品的水耗平均每年降低8.6%，能耗下降6.3%；酶制剂行业吨产品的水耗平均每年降低5.6%，能耗下降1.8%；酵母行业吨产品的水耗平均每年降低4.4%，能耗下降1.3%发酵行业未来方向—推行清洁生产技术发酵行业未来方向—推行清洁生产技术2003年1月1日实施的《中华人民共和国清洁生产促进法》中对清洁生产的定义为：清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用的措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使