Cómo tratar los residuos líquidos de la fermentación
Con el rápido desarrollo de la biotecnología, el proceso de fermentación se ha aplicado ampliamente en campos como la industria farmacéutica, alimentaria, agrícola y la ingeniería química, generando notables beneficios económicos y sociales. Sin embargo, la gran cantidad de líquido residual producido durante la fermentación puede causar una grave contaminación ambiental si no se trata de forma científica y eficaz. Por lo tanto, cómo gestionar el líquido residual de fermentación de forma segura, económica y eficiente se ha convertido en un tema crucial para muchas empresas del sector biológico.
Este artículo presentará sistemáticamente las fuentes, las características de los componentes y las principales tecnologías de tratamiento de los residuos líquidos de fermentación, ayudando a las empresas a mejorar su nivel de protección ambiental y a lograr una producción ecológica.
I. ¿Qué es el líquido residual de la fermentación?
El líquido residual de la fermentación se refiere al residuo líquido que queda después de la separación y extracción de los productos obtenidos durante el proceso de fermentación biológica. Generalmente proviene de los siguientes enlaces:
- Tanque de fermentación Líquido residual: Las bacterias y el medio de cultivo que quedan después de que se completa la fermentación.
- Líquido de separación intermedio: El filtrado que queda después de extraer los ingredientes activos (como antibióticos, aminoácidos, vitaminas, etc.).
- Limpieza y drenaje: Las aguas residuales generadas durante el proceso de limpieza de los equipos contienen restos de medios de cultivo, materia orgánica y microorganismos.
Sistema de fermentación líquida MIKEBIO
II. Características de los componentes principales del líquido residual de fermentación
En comparación con las aguas residuales industriales tradicionales, el líquido residual de la fermentación presenta algunas características notables:
| Tipo de ingrediente | Características |
| Alta carga orgánica | Las concentraciones de DQO y DBO son elevadas, generalmente superiores a 2000 a 10000 mg/L. |
| Alto contenido en nitrógeno y fósforo | Contiene una gran cantidad de proteínas, nitrógeno amoniacal y fósforo, y es propenso a causar la eutrofización de los cuerpos de agua. |
| Contiene restos microbianos | Incluyendo bacterias, metabolitos extracelulares y sustancias intracelulares. |
| Gran fluctuación del pH | La acidez y la alcalinidad varían y necesitan ser ajustadas y neutralizadas. |
| Tienen un hedor especial | Se produce a partir de sustancias orgánicas volátiles y sulfuros. |
| Buena biodegradabilidad | Es propicio para la aplicación de la tecnología de tratamiento biológico. |
III. Ideas generales para el tratamiento de los residuos líquidos de fermentación
El objetivo del tratamiento de los residuos líquidos de fermentación es eliminar los contaminantes orgánicos, reducir la toxicidad y lograr una descarga estándar o la utilización de recursos. Generalmente sigue un flujo de procesamiento de tres niveles: "pretratamiento → tratamiento principal → tratamiento avanzado".
1. Etapa de pretratamiento
El objetivo es eliminar las partículas sólidas de gran tamaño, ajustar el pH y la temperatura del agua, y reducir la carga resultante.
- Tanque de rejilla y sedimentación: Elimina los residuos bacterianos y las partículas grandes;
- Tanque de neutralización: Ajusta el pH del líquido residual;
- Tanque de homogeneización: Regula las fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua.
2. Etapa principal de procesamiento
Los métodos de tratamiento biológico suelen ser el enfoque principal, complementados con métodos fisicoquímicos.
(1)Tratamiento biológico aeróbico
Se utiliza habitualmente en el tratamiento de líquidos residuales de concentración media y baja, y es adecuado para aguas residuales de fermentación con alta biodegradabilidad.
Técnicas comunes:
Proceso de lodos activados (A/O, A2/O, SBR)
Filtro biológico, oxidación por contacto biológico
Biorreactor de membrana (MBR)
✅ Ventajas: alta eficiencia de procesamiento, funcionamiento consolidado;
❌ Desventajas: Requiere oxigenación y consume mucha energía.
(2) Tratamiento biológico anaeróbico
Es adecuado para líquidos residuales orgánicos de alta concentración y puede utilizarse en combinación con procesos aeróbicos.
Técnicas comunes:
UASB (Manto de lodos anaeróbico de flujo ascendente)
reactor IC
Lechos filtrantes anaeróbicos, etc.
✅ Ventajas: Produce gas (biogás), ahorra energía y reduce el consumo;
❌ Desventajas: Tiempo de arranque prolongado, sensible a la calidad del agua.
(3) Métodos físicos y químicos para tratamiento auxiliar
Es apto para su uso en combinación con sustancias refractarias y bajo cargas elevadas.
Floculación y sedimentación
Método de adsorción (como el carbón activado);
Tecnologías de electrocoagulación y flotación por aire.
IV. Tecnologías avanzadas de procesamiento y reutilización
Antes de poder realizar la descarga o reutilización según los estándares establecidos, a menudo sigue siendo necesario un tratamiento de purificación profunda.
1. Tecnología de separación por membrana
Técnicas como la nanofiltración (NF), la ósmosis inversa (RO), la ultrafiltración (UF), etc., pueden utilizarse para la reutilización del agua o la concentración de residuos.
2. Adsorción de carbón activado
Eliminar trazas de materia orgánica refractaria, olores, color, etc.
3. Oxidación con ozono/Oxidación avanzada (POA)
Se utiliza para abordar la "última milla" cuando la tasa de eliminación de DQO no cumple con el estándar.
V. Enfoques para la utilización de recursos en el caso de los residuos líquidos de fermentación.
Además del modelo de "tratamiento hasta el estándar + alta", la utilización de recursos se ha convertido en una tendencia en los últimos años:
1. Se utiliza para la fertilización agrícola.
Algunos aminoácidos, hidrolizados de proteínas y bacterias son ricos en nutrientes y pueden utilizarse como materias primas para fertilizantes orgánicos (se requiere desintoxicación).
2. Generación de energía a partir de biogás
El biogás producido mediante tratamiento anaeróbico puede utilizarse para calefacción y suministro eléctrico dentro de la fábrica, logrando así un ciclo energético.
3. Preparar fertilizantes o piensos bioorgánicos.
Mezcle los residuos de la fermentación con otra materia orgánica y conviértalos en fertilizantes mediante el compostaje.
VI. Caso típico: El proceso de tratamiento de los residuos líquidos de fermentación en una determinada fábrica de antibióticos.
- Origen del líquido residual: Filtrado tras la extracción del líquido de fermentación de la cefalosporina;
- Características del líquido residual: DQO 6500 mg/L, nitrógeno amoniacal 150 mg/L;
- Procedimiento de procesamiento:
- Pretratamiento (precipitación + neutralización)
- reactor anaeróbico UASB
- Tanque de oxidación por contacto
- tratamiento de membrana MBR
- Las aguas residuales se reutilizan para la descarga de inodoros y el riego.
- Resultado: La DQO del efluente fue inferior a 50 mg/L y el nitrógeno amoniacal fue inferior a 10 mg/L, cumpliendo con la norma local de primer nivel A.
Sistema de fermentación a escala piloto MIKEBIO para probióticos
VII. Conclusión: Un paso crucial en la fabricación ecológica
Con el endurecimiento de la supervisión ambiental y el fomento de la transformación ecológica de las empresas, el tratamiento adecuado de los residuos líquidos de fermentación no solo es una obligación ambiental, sino también una de las competencias clave para el desarrollo sostenible de las empresas.
Las biofábricas modernas deben seleccionar procesos combinados científicos y razonables basados en la composición, el resultado y los objetivos de tratamiento del líquido residual, prestando atención a la utilización de recursos y la recuperación de energía, para lograr el objetivo de gobernanza verde de "reducción, inocuidad y utilización de recursos en una trinidad".
Por otro lado, al elegir un biorreactor fermentadorEs necesario encontrar un fabricante confiable, con buena reputación y solidez, para garantizar la calidad del producto. Jiangsu Mike Biotechnology Co., Ltd., fundada en 2008, es una empresa de alta tecnología dedicada a la investigación, desarrollo, producción y venta de equipos de fermentación biológica. Nuestra empresa cuenta con una plataforma piloto de fermentación, que integra inteligencia y automatización, y ha desarrollado un sistema de fermentación avanzado que permite optimizar el proceso de fermentación piloto, gestionar el desarrollo de todos los procesos, desde la producción hasta la separación y purificación del producto final. Además, contamos con una estación de trabajo para médicos y un laboratorio moderno.
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