第一篇：快速沉降在甘蔗糖廠濾汁沉降處理的應(yīng)用分析

TR快速沉降器在甘蔗糖廠濾汁沉降處理的應(yīng)用

梁積勛 蘇

（1 南寧吉然糖業(yè)技術(shù)有限公司 530028 2 海南紅華南華糖業(yè)有限公司）

前言 本文對當(dāng)前甘蔗糖廠無慮布吸濾機濾汁的處理現(xiàn)狀進行總結(jié)和分析，得出利用TR濾汁快速沉降器進行濾汁沉降處理是一條方便和實用的選擇方案。關(guān)鍵詞 濾汁 澄清 快速沉降器

2一、國內(nèi)糖廠無濾布吸濾機濾汁的處理現(xiàn)狀

傳統(tǒng)亞硫酸法糖廠澄清過程的泥汁是經(jīng)過有布吸濾機或壓濾機進行過濾而完成對泥汁的處理，由于有布吸濾機和壓濾機在使用過程中要不斷清洗濾布才能正常使用，因此有布吸濾機和壓濾機給糖廠帶來的不僅僅是工人的勞動強度增加，清洗濾布的廢水處理和排放也是困擾著制糖企業(yè)的一大難題，隨著無濾布吸濾機越來越多應(yīng)用于甘蔗糖廠澄清過程中中和沉降器泥汁的處理，大大減少了工人的勞動強度和環(huán)保的壓力，但同時也帶來了新的問題，無布吸濾機過濾出來的濾汁混濁，色值高，雜質(zhì)多，無法滿足直接進入蒸發(fā)罐的要求，因此大多數(shù)使用無濾布吸濾機的糖廠都采取回流混合汁箱進行二次硫熏來處理，有部分糖廠直接回流中和汁箱進入沉降器，但是回流不僅增加輔助材料的消耗，同時也使蔗糖分損失增加，甚至影響沉降器的沉降效果。隨著制糖科技的進步和發(fā)展，近幾年來，出現(xiàn)了一些單獨處理濾汁的設(shè)備，如平流式快速沉降器、濾汁上浮器以及TR濾汁快速沉降器等，掀起了濾汁處理技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的高潮。TR快速沉降器就是在此背景下研發(fā)出來并得到推廣應(yīng)用的。

二、無布吸濾機濾汁的特性

甘蔗壓榨得到的混合汁，其成分除了制糖工藝所要提取的目標(biāo)成分蔗糖外，還有大量的泥沙和蔗糠以及可溶性非糖分。經(jīng)過中和澄清處理后，一部分可溶性非糖分隨清汁直接進入工藝過程，大部分可溶性非糖分進入泥汁中，經(jīng)過無布吸濾機過濾后這部分非糖分中約有80%被濾泥帶走，約有20%經(jīng)過濾和水洗后進入濾汁中，因此濾汁中非糖分含量高，在這些可溶性非糖分中，除了含有果膠和蛋白質(zhì)以外，還有一些多酚類和醌類、各種氨基酸和酰胺、蔗脂蔗蠟、固醇類、色素、烷醇類物質(zhì)、擬黑色素以及無機非糖分等，同時含有一些復(fù)雜的微生物。這些可溶性非糖分和微生物的存在決定了濾汁其復(fù)雜的特性。

1、各種可溶性非糖分的存在，使濾汁的色值增高和成分變得復(fù)雜；

2、一些膠體和蛋白質(zhì)經(jīng)過過濾和泵送后，復(fù)溶于濾汁中，給后續(xù)的處理帶來困難；

3、在一些金屬離子和氧氣的作用下，在高濃度非糖分含量的濾汁中還原糖和氨基酸易發(fā)生羰氨反應(yīng)（美拉德反應(yīng)），產(chǎn)生擬黑色素類物質(zhì)，使濾汁色值增加；

4、多酚類易發(fā)生氧化反應(yīng)，形成新的色素；

5、由于濾汁溫度較低，從壓榨帶來的微生物容易使濾汁中的有機物發(fā)酵變質(zhì)，使濾汁PH值下降，混濁度增加；

6、大分子有機物如蔗蠟、葡聚糖、固醇物、膠體和蛋白質(zhì)等一些散光性物質(zhì)的含量高于中和汁的含量，決定了濾汁的混濁度要高于澄清汁的混濁度。

三、處理無濾布吸濾機濾汁的方案選擇

解決好濾汁的處理是關(guān)系到后段工序質(zhì)量和收回的重要環(huán)節(jié)，由于濾汁有其 復(fù)雜的特性，在處理上存在一定的困難，目前糖廠處理濾汁主要有以下幾種方案：

1、回流混合汁箱，重新經(jīng)過硫熏中和進行澄清處理，這種處理方式的好處在于經(jīng)過二次硫熏的濾汁和中和汁一起進入沉降器后，不影響沉降效果，不需投入其他設(shè)備，流程簡單。但是，由于進行二次硫熏，增加了硫磺和石灰等輔助材料的消耗，同時循環(huán)回流由于濾汁的停留時間過長而使糖分損失嚴(yán)重；

2、回流中和汁箱，經(jīng)過二次加熱后隨中和汁一起直接進入沉降器，其優(yōu)點在于減少了輔助材料的消耗，流程簡單，但是對沉降器沉降效果影響大，特別在無布吸濾機過濾不正常的情況下，對沉降器出汁就會產(chǎn)生較大的波動。

3、利用上浮器進行浮清處理，其優(yōu)點在于處理出來的濾清汁色值較低，清度較好。但是設(shè)備較復(fù)雜，對操作比較嚴(yán)格，特別是加熱溫度要控制在80°C左右，太高會使泥汁無法上浮而沉底無法排掉，太低則分離不徹底，濾清汁清度低，混濁度高，浮渣多。另外，由于采用低溫浮清，容易使微生物恢復(fù)活性，使沉積于底部的泥汁或不流動的死角處蔗汁產(chǎn)生發(fā)酵，釋放出一些烷烴類氣體，導(dǎo)致濾清汁PH下降，也會使混濁度增高，清度下降。

4、利用快速沉降器進行沉降處理，其中最具代表性的是平流式濾汁快速沉降器和TR濾汁快速沉降器，兩者結(jié)構(gòu)不同，作為快速沉降的代表，其原理基本上一樣都是濾汁停留短。TR濾汁快速沉降器是南寧吉然糖業(yè)技術(shù)有限公司在其TR中和汁快速沉降器技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，從目前的使用情況來看，TR濾汁快速沉降器主要體現(xiàn)出以下幾個方面的優(yōu)點： ① 濾汁在沉降器中停留時間短，只用20-32分鐘，減少了糖分的轉(zhuǎn)化，新生成的色素少，色值好，澄清效率高；

② 避免濾汁回流中和汁箱循環(huán)處理而導(dǎo)致糖分轉(zhuǎn)化損失；

③ 設(shè)備簡單緊湊，集加熱器、散汽箱和沉降器于一體，不需另外配臵加熱器，投資費用低；

④ 減少中和沉降器的負(fù)荷，同時也減少過濾設(shè)備的負(fù)荷。

由于TR濾汁快速沉降器處理的濾汁效果好，清度高，色值低，混濁度低，PH值穩(wěn)定，受到了制糖界的重視，目前該快速沉降器已經(jīng)在廣西、海南和云南的多家糖廠得到了推廣，是一種實用新型的技術(shù)設(shè)備。

四、TR快速沉降處理無濾布吸濾機濾汁的設(shè)計方案

TR快速沉降系統(tǒng)中通過把濾汁加熱至94-98℃，然后進入緩沖散汽箱進行溫度平衡和散汽，在進入快沉之前添加1-2PPm絮凝劑，之前形成的Ca3(PO4)2顆粒在絮凝劑的網(wǎng)絡(luò)作用下形成更大的顆粒從而吸附和帶動周圍的小顆粒或不溶物沉降，達到澄清目的。由于設(shè)計泥汁沉降的速度遠大于清汁上升的速度，所以不會形成清汁和泥汁互相干擾的現(xiàn)象。該流程的特點是系統(tǒng)配臵簡單而且緊湊，集加熱、散汽和沉降于一體，不需要另外配臵加熱器。

1、工藝設(shè)計依據(jù)：

①、濾汁PH值：6.8-7.1 ②、加熱溫度：94-98℃

③、絮凝劑水解度：0.1%或0.05% ④、絮凝劑添加量：1-2PPm ⑤、沉降濾清汁PH值：6.8-7.1 ⑥、濾汁錘度≥14°BX ⑦、濾汁沉降停留時間：20-32分鐘

2、工藝設(shè)計流程

DN100接廢汽DN150接一效汁汽散汽箱加熱器快速沉降器150濾汁箱無布吸濾機TR濾汁快速沉降器流程示意圖

3、設(shè)計運行原理

TR濾汁快速沉降器系統(tǒng)主要有加熱器、散汽箱和沉降器本體構(gòu)成，泥汁經(jīng)過無布吸濾機過濾，經(jīng)真空抽汁罐抽出后由泵送至加熱器，加熱到94-98℃后進入緩沖散汽箱，緩沖散汽的主要作用是除去濾汁中帶入的空氣以及平衡溫度和緩沖流量，避免空氣被帶入沉降器和由于溫度、流量的波動造成對流沖擊。當(dāng)濾汁經(jīng)緩沖散汽進入沉降器時，首先在入汁口與絮凝劑混合，然后進入入汁分配槽，在流動中進一步與絮凝劑作用凝聚成大顆粒后由溢流口分配進入沉降槽，經(jīng)過絮凝劑網(wǎng)絡(luò)吸附形成的泥汁顆粒開始與濾清汁分離進行初級自由沉降，沉降速度一般25～35 cm/min。自由沉降時間約為4分鐘，之后由沉降槽底部進行分流，濾清汁上升進入清汁區(qū)，上升速度一般3～5 cm/min，此時未完全分離的固相（微粒）繼續(xù)相互吸附形成大的顆粒進行二次沉降分離，微粒沉降的速度10～20 cm/min。濾清汁經(jīng)過25 min左右的上升后到達溢流口進入出汁環(huán)槽，然后由出汁總管排出到曲篩，整個過程濾清汁的停留時間大約在20～30 min左右。而泥汁顆粒繼續(xù)往下沉降進入沉降過渡區(qū)（即沉降干擾區(qū)），此時，由于泥汁顆粒密度逐漸增大，顆粒間網(wǎng)絡(luò)絮凝和吸附作用增強，越來越多顆粒開始相互碰撞形成干擾沉降，沉降速度隨之減慢，這個區(qū)域沉降速度大約8～25 cm/min，隨著顆粒密度的增大，下降的速度越來越小。在刮泥板的帶動下加速增濃進入泥汁增濃區(qū)。增濃區(qū)的泥汁濃度一般達到20～25 0Bx，泥汁顆粒下降的速度也隨之緩慢，正常情況下大約為1～2 cm/min。經(jīng)過增濃后的泥汁需要過濾機及時拉走，否則泥汁高度上升會影響到沉降過渡區(qū)的沉降分離。

在整個沉降過程中，泥汁顆粒和清汁在沉降槽中的流動方向是一致的，在流速的帶動下，泥汁顆粒的沉降速度得到了提高，所以要比正常情況下自由沉降的速度快。經(jīng)過沉降槽的自由沉降后，泥汁顆粒和清汁在沉降槽底部沿 著各自的路徑方向運動，清汁往上升而泥汁往下降，彼此之間互不干擾。

由于濾汁中還含有一些耐熱的微生物，在設(shè)計上充分考慮了排泥的順暢，減少泥汁的停留時間，避免有死角積泥導(dǎo)致微生物發(fā)酵。

五、TR濾汁快速沉降器處理濾汁的效果

下表是09/10榨季海南紅華南華糖業(yè)有限公司使用TR濾汁快速沉降器的查定數(shù)據(jù)：

查定結(jié)果表明，使用快速沉降器可以達到如下效果：

1、濾清汁平均停留時間20～30分鐘，停留時間短，減少蔗糖分損失。

2、濾清汁色值與沉降器澄清汁色值差小于200 IU，滿足如蒸發(fā)罐要求。

3、濾清汁PH值降幅小，減少了糖分的轉(zhuǎn)化損失，濾清汁純度和濾汁純度差平均為正值，為提高產(chǎn)糖率和產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造條件。

4、泥汁濃度高，泥汁量少，約占濾汁量的8-12%。

5、無需人工調(diào)節(jié)流量,管理方便,維修費用低。

6、澄清效果好，清汁透明，無懸浮物，蔗糠殘留量少。

六、TR快速沉降處理濾汁的經(jīng)濟效益

一個6000T/D的糖廠，混合汁對蔗比為100%，濾汁對蔗比為20%，按一個榨季經(jīng)過時間100天計算。

1、由于不回流混合汁箱，減少了輔助材料硫磺和石灰的消耗，按硫磺消耗對濾汁比0.08%，石灰消耗對濾汁比0.15%算，可節(jié)約硫磺6000×20%×0.08%×100=96噸，市場價1800元/噸計，合計節(jié)約成本17.28萬元； 可節(jié)約石灰6000×20%×0.15%×100=180噸，市場價500元/噸計，合計節(jié)約成本9萬元；

2、由于不采用回流處理而且減少濾汁在沉降器中的停留時間，從而減少了蔗糖的轉(zhuǎn)化，純度提高，以產(chǎn)糖率12.5%，濾清汁純度84%，煮煉收回率86%計，因減少蔗糖轉(zhuǎn)化損失使濾清汁純度提高0.1%。可增加產(chǎn)糖[ 6000×20%x12.5%÷84%x0.1%×86%x100天]=122.86噸，按每噸糖售價3800元計算，每年可增加收入46.7萬元，以上共為糖廠增加效益：17.28+9+46.7=72.98萬元。可見使用濾汁快速沉降器對糖廠所產(chǎn)生的效益是可觀的。

七、當(dāng)前TR快速沉降處理濾汁面臨的問題討論

1、無布吸濾機洗水量對濾清汁質(zhì)量的影響。有些糖廠為了追求濾泥轉(zhuǎn)光度控制在30S以下，在過濾過程中增加洗水量，這樣在充分收回糖分的同時，也把濾泥中的非糖分特別是一些膠體物和色素洗出，造成濾清汁混濁度和色值的增高，清度下降，這時在不影響濾泥轉(zhuǎn)光度的情況下適量減少洗水量有利于改善濾清汁的質(zhì)量。從我們對幾家使用TR濾汁快速沉降器調(diào)試觀察來看，濾清汁錘度控制在14°BX以上效果最好，說明控制好洗水量和濾汁錘度有利于濾汁沉降的效果。

2、八、結(jié)束語