2026-01-04
Стевия — это новый натуральный подсластитель, получаемый из растения стевия (или листьев стевии), принадлежащего к семейству Астровых. В Южной Америке стевию веками использовали в качестве растительного заменителя сахара. Данные международной индустрии подсластителей показывают, что стевиолгликозиды широко используются в производстве продуктов питания, напитков и приправ в Азии, Северной Америке, Южной Америке и Европейском Союзе. Китай является ведущим мировым производителем стевиолгликозидов.
Производство стевии генерирует большое количество сточных вод, которые, если их не очистить должным образом, вызовут серьезное загрязнение окружающей среды и будут препятствовать устойчивому развитию отрасли. Далее рассмотрим технологию очистки сточных вод при производстве стевии с четырех точек зрения: производственный процесс, этапы образования сточных вод, характеристики сточных вод и процесс очистки.
I. Процесс производства стевии
01 Выбор и предварительная обработка сырья
Основным источником стевии является стевидий. Высококачественные растения стевии тщательно собирают после созревания, а затем просеивают для удаления примесей и поврежденных частей. Затем процесс промывки тщательно удаляет пыль, грязь и любые прикрепленные микроорганизмы с поверхности стевии, обеспечивая чистую сырьевую основу для последующих процессов экстракции.
02 Процесс экстракции
Предварительно обработанная стевия поступает на стадию экстракции. В этом процессе обычно используются вода или специальные органические растворители в качестве экстракционных агентов, а также применяются такие методы, как замачивание, кипячение и рефлюксная обработка, для растворения эффективных компонентов стевиолгликозидов из стевии в экстракте. В ходе этого процесса необходимо точно контролировать такие факторы, как температура, время, а также концентрация и дозировка экстрагента, чтобы обеспечить оптимальную эффективность экстракции и чистоту стевиолгликозидов.
03 Разделение и очистка
Помимо стевиолгликозидов, экстракт содержит и другие примеси. Поэтому для улучшения качества продукта необходим ряд методов разделения и очистки. К распространенным методам относятся осаждение, фильтрация, адсорбция на ионообменной смоле и хроматографическое разделение. Эти методы позволяют постепенно удалять из экстракта примеси, такие как белки, пигменты и неорганические соли, получая таким образом высокочистый раствор стевиолгликозидов.
04 Концентрирование и сушка
Для получения продукта из стевиола, который легко хранить и транспортировать, очищенный раствор стевиолгликозидов необходимо концентрировать и высушивать. Процесс концентрирования обычно включает испарение для удаления воды из раствора и повышения концентрации стевиолгликозидов. Наконец, для преобразования концентрата в порошкообразный или гранулированный стевиол используются методы сушки, такие как распылительная сушка или вакуумная сушка.
II. Этапы образования загрязнения
01 Этап промывки сырья
В процессе промывки стевии образуется большое количество сточных вод, содержащих грязь, сорняки, микроорганизмы и небольшое количество остатков стевии. Эти сточные воды имеют высокое содержание взвешенных твердых частиц; при прямом сбросе без очистки они вызовут серьезное загрязнение водной среды, повлияв на прозрачность воды и экологический баланс.
02 Процесс экстракции
2.1 Испарение органических растворителей
При использовании органических растворителей для экстракции часть органических растворителей испаряется в воздух в процессе экстракции, образуя органические отходящие газы. Эти органические отходящие газы не только загрязняют атмосферу, но и могут нанести вред здоровью операторов, а также приводят к растрате ресурсов органических растворителей.
2.2 Образование отходов
Отходы после экстракции содержат неполностью извлеченные компоненты стевии, остаточные органические растворители и другие примеси. Накопление отходов не только занимает большую площадь земли, но и, если не будет надлежащего обращения, содержащиеся в них вредные вещества могут просачиваться в почву и грунтовые воды, вызывая загрязнение почвы и грунтовых вод.
03 Этапы разделения и очистки
3.1 Регенерация ионообменных смол и сточных вод
Ионообменные смолы требуют регенерации после определенного периода использования для восстановления их адсорбционных свойств. Этот процесс регенерации генерирует большое количество сточных вод, содержащих высокие концентрации солей и органических веществ. Очистка этих сточных вод затруднительна, а прямой сброс может нанести серьезный ущерб окружающей среде.
3.2 Элюент для хроматографического разделения
В процессе хроматографического разделения используются различные элюенты для отделения целевого продукта от примесей. Элюент обычно содержит определенное количество примесей и неполностью извлеченных целевых продуктов. Если его не обработать должным образом, этот элюент также может загрязнять окружающую среду.
04 Этапы концентрирования и сушки
4.1 Выбросы отходящих газов
В процессе концентрирования, по мере испарения воды, небольшое количество органических веществ, содержащихся в сточных водах, испаряется, образуя отходящие газы. Кроме того, сушильное оборудование может также выделять загрязняющие вещества, такие как пыль и органические отходящие газы, во время работы, влияя на атмосферу.
4.2 Энергопотребление и выбросы углерода
Процессы концентрирования и сушки потребляют большое количество энергии, например, тепла и электроэнергии. Энергопотребление приводит к увеличению выбросов углерода, способствуя глобальному изменению климата. Поэтому повышение энергоэффективности и сокращение выбросов углерода являются важнейшими вопросами, на которых предприятиям необходимо сосредоточиться на этих двух этапах.
III. Характеристики сточных вод
01 Высокая концентрация органических веществ
Сточные воды содержат большое количество органических веществ, таких как стевиолгликозиды, сахара, белки и целлюлоза, что приводит к очень высокому значению химического потребления кислорода (ХПК), обычно достигающему тысяч или даже десятков тысяч миллиграммов на литр. Прямой сброс сточных вод с высокой концентрацией органических веществ потребляет большое количество растворенного кислорода в воде, вызывая кислородный дефицит, что приводит к гибели водных организмов и серьезно повреждает водную экосистему.
02 Сложный состав
Помимо высокой концентрации органических веществ, сточные воды также содержат различные неорганические соли, пигменты, микробные метаболиты и остаточные экстрагенты. Эти сложные компоненты значительно усложняют очистку сточных вод, требуя сочетания нескольких технологий очистки для достижения эффективных результатов.
03 Насыщенный цвет
Из-за большого количества пигментов в сточных водах они имеют насыщенный цвет, обычно коричневато-красный или темно-желтый. Высокая насыщенность цвета влияет не только на внешний вид сточных вод, но и на светопропускание воды, тем самым подавляя фотосинтез водных растений и нарушая баланс водной экосистемы. Кроме того, сточные воды с высокой насыщенностью цвета также вызывают визуальное загрязнение окружающей среды во время сброса.
04. Значительные колебания pH
Значение pH сточных вод значительно меняется на разных этапах производства стевии. Например, использование кислых или щелочных экстрагентов во время экстракции может привести к отклонению pH сточных вод от нейтрального значения. Последующие процессы очистки также могут испытывать колебания pH из-за различных химических реакций. Эта нестабильность pH существенно влияет на выбор и эксплуатацию процессов очистки сточных вод, требуя строгого контроля и корректировки во время обработки.
IV. Процесс очистки
01. Предварительная очистка
1.1 Решетчатый фильтр и пескоотстойник
Сточные воды сначала поступают на решетчатый фильтр, который задерживает более крупные взвешенные твердые частицы и примеси, такие как листья и волокна стевии, предотвращая их попадание в последующее очистное оборудование и предотвращая засоры и повреждения.
Очищенные на решетке сточные воды поступают в пескоотстойник, где гравитационное осаждение удаляет более тяжелые неорганические частицы, такие как песок, уменьшая износ последующего очистного оборудования и предотвращая заиление.
1.2 Уравнительный резервуар. Поскольку качество и количество сточных вод производства стевии значительно колеблются, уравнительный резервуар служит для гомогенизации и регулирования сточных вод, стабилизируя их качество и количество, чтобы обеспечить благоприятные условия для последующих процессов очистки. В уравнительном резервуаре можно предварительно отрегулировать уровень pH путем добавления кислотно-щелочных регуляторов, чтобы приблизить его к оптимальному диапазону, необходимому для последующих процессов очистки.
1.3 Распределительный резервуар. Сточные воды, обработанные в уравнительном резервуаре, поступают в распределительный резервуар. Функция распределительного резервуара заключается в равномерном распределении сточных вод по последующим очистным установкам, обеспечивая стабильный расход и качество воды в каждой установке. Одновременно с этим сточные воды могут дополнительно перемешиваться и регулироваться в распределительном резервуаре в соответствии с фактическими потребностями очистки для удовлетворения требований различных процессов очистки. Например, в распределительный резервуар можно добавить соответствующие питательные вещества для обеспечения достаточного количества питательных веществ для микроорганизмов в последующих процессах биологической очистки, повышая эффективность очистки. 02 Анаэробный реактор IC
2.1 Высокая эффективность удаления органических веществ
Анаэробный реактор IC, благодаря своей уникальной внутренней циркуляционной структуре, обеспечивает полный контакт сточных вод с анаэробными микроорганизмами, значительно повышая эффективность разложения органических веществ. Для сточных вод производства стевии с высокой концентрацией органических веществ степень удаления может достигать более 80%, эффективно снижая нагрузку загрязнения сточных вод.
2.2 Отличная устойчивость к ударным нагрузкам
В процессе производства стевии качество и количество сточных вод часто меняются. Анаэробный реактор IC может адаптироваться к этим изменениям, поддерживая стабильные результаты очистки. Даже в пиковые периоды производства или при значительных колебаниях состава сточных вод он обеспечивает нормальную работу системы, создавая стабильные условия качества воды для последующих процессов очистки.
2.3 Компактные размеры
По сравнению с традиционными анаэробными реакторами, анаэробный реактор IC меньше по размеру, что позволяет сэкономить 30-50% необходимой площади. Это существенное преимущество для компаний с ограниченными земельными ресурсами.
2.4 Восстановление и использование энергии
В процессе анаэробной реакции органические вещества в сточных водах преобразуются в биогаз — чистый источник энергии, который может использоваться для выработки электроэнергии, отопления и т. д. Восстановление и использование биогаза не только обеспечивает переработку и повторное использование ресурсов, снижая энергозатраты предприятий, но и сокращает выбросы парниковых газов, что приводит к значительным экологическим и экономическим выгодам.
03 Аэробная очистка
Хотя большая часть органических веществ удаляется из сточных вод, очищенных в анаэробном реакторе с ионообменной мембраной, они все еще содержат определенное количество аммиачного азота и других низкомолекулярных органических веществ. Поэтому для дальнейшей очистки необходима аэробная очистка. Аэробная очистка обычно включает такие процессы, как активный ил или биологическое контактное окисление.
В аэробных условиях аэробные микроорганизмы преобразуют аммиачный азот в сточных водах в нитраты и нитриты посредством метаболизма, одновременно разлагая оставшиеся низкомолекулярные органические вещества на неорганические вещества, такие как углекислый газ и вода. Во время аэробной очистки необходима непрерывная аэрация для обеспечения достаточного количества кислорода для удовлетворения потребностей роста и метаболизма аэробных микроорганизмов.
Наша компания занимается исследованиями и инновациями в области технологий защиты окружающей среды. Мы последовательно наладили сотрудничество в области очистки сточных вод с производителями стевии, такими как Gansu Puhua, Xiyu Sunshine и Haigen Biotechnology, накопив богатый опыт и технологические преимущества в области очистки сточных вод, образующихся при производстве стевии. В будущем мы продолжим прилагать усилия для предоставления клиентам более качественных и эффективных решений в области защиты окружающей среды, помогая отрасли производства стевии достичь устойчивого развития и совместно защищая наши зеленые горы и чистые воды.
