Comment traiter les effluents liquides de fermentation
Avec le développement rapide des biotechnologies, la fermentation s'est largement répandue dans des secteurs tels que la pharmacie, l'agroalimentaire, l'agriculture et le génie chimique, générant des retombées économiques et sociales considérables. Cependant, les importantes quantités de liquides résiduaires produites lors de la fermentation peuvent engendrer une grave pollution environnementale si elles ne sont pas traitées de manière scientifique et efficace. Par conséquent, la gestion sûre, économique et efficiente des liquides résiduaires de fermentation est devenue un enjeu majeur pour de nombreuses entreprises du secteur des biotechnologies.
Cet article présentera de manière systématique les sources, les caractéristiques des composants et les principales technologies de traitement des effluents liquides de fermentation, aidant ainsi les entreprises à améliorer leur niveau de protection de l'environnement et à parvenir à une production écologique.
I. Qu'est-ce qu'un liquide résiduel de fermentation ?
Les effluents de fermentation désignent les déchets liquides restant après la séparation et l'extraction des produits issus du processus de fermentation biologique. Ils proviennent généralement des sources suivantes :
- Cuve de fermentation Liquide résiduel : Les bactéries et le milieu de culture restants qui n’ont pas été utilisés après la fin de la fermentation.
- Liquide de séparation intermédiaire : Le filtrat après extraction des principes actifs (tels que les antibiotiques, les acides aminés, les vitamines, etc.).
- Nettoyage et drainage : Les eaux usées générées lors du processus de nettoyage des équipements contiennent des résidus de milieux de culture, des matières organiques et des micro-organismes.
Système de fermentation liquide MIKEBIO
II. Caractéristiques des principaux composants du liquide résiduel de fermentation
Comparé aux eaux usées industrielles traditionnelles, le liquide résiduaire de fermentation présente certaines caractéristiques notables :
| Type d'ingrédient | Caractéristiques |
| Charge organique élevée | Les concentrations de DCO et de DBO sont élevées, généralement supérieures à 2000 à 10000 mg/L. |
| Riche en azote et en phosphore | Il contient une grande quantité de protéines, d'azote ammoniacal et de phosphore, et est susceptible de provoquer l'eutrophisation des plans d'eau. |
| Contenant des restes microbiens | Y compris les bactéries, les métabolites extracellulaires et les substances intracellulaires |
| Forte fluctuation du pH | L'acidité et l'alcalinité varient et doivent être ajustées et neutralisées. |
| Ont une odeur particulière | Il est produit par des substances organiques volatiles et des sulfures |
| bonne biodégradabilité | Elle est propice à l'application des technologies de traitement biologique |
III. Idées générales pour le traitement des effluents liquides de fermentation
Le traitement des effluents liquides de fermentation vise à éliminer les polluants organiques, à réduire la toxicité et à atteindre les normes de rejet ou de valorisation des ressources. Il suit généralement un processus en trois étapes : « prétraitement → traitement principal → traitement avancé ».
1. Étape de prétraitement
L'objectif est d'éliminer les grosses particules solides, d'ajuster le pH et la température de l'eau et de réduire la charge ultérieure.
- Bassin de décantation et de filtration : Éliminer les résidus bactériens et les grosses particules ;
- Réservoir de neutralisation : Ajuster le pH du liquide usé ;
- Bassin d'homogénéisation : Régule les fluctuations de la qualité et de la quantité d'eau.
2. Étape de traitement principale
Les méthodes de traitement biologique constituent généralement l'approche principale, complétées par des méthodes physico-chimiques.
(1) Traitement biologique aérobie
Il est couramment utilisé dans le traitement des effluents liquides de concentration moyenne et faible et convient aux eaux usées de fermentation présentant une forte biodégradabilité.
Techniques courantes :
Procédé à boues activées (A/O, A2/O, SBR)
Filtre biologique, oxydation par contact biologique
Bioréacteur à membrane (MBR)
✅ Avantages : efficacité de traitement élevée, fonctionnement éprouvé ;
❌ Inconvénients : Nécessite de l'oxygénation et consomme beaucoup d'énergie.
(2) Traitement biologique anaérobie
Il convient aux déchets organiques liquides à forte concentration et peut être utilisé en combinaison avec des procédés aérobies.
Techniques courantes :
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
réacteur IC
Lits filtrants anaérobies, etc.
✅ Avantages : Production de gaz (biogaz), économies d'énergie et réduction de la consommation ;
❌ Inconvénients : Long temps de démarrage, sensible à la qualité de l'eau.
(3) Méthodes physiques et chimiques de traitement auxiliaire
Il convient à une utilisation en combinaison avec des substances réfractaires et sous des charges élevées.
Floculation et sédimentation
Méthode d'adsorption (telle que le charbon actif) ;
Technologies d'électrocoagulation et de flottation à l'air.
IV. Technologies avancées de traitement et de réutilisation
Avant de parvenir à un rejet ou à une réutilisation conformes aux normes, un traitement de purification en profondeur est souvent encore nécessaire.
1. Technologie de séparation membranaire
Des techniques telles que la nanofiltration (NF), l'osmose inverse (RO), l'ultrafiltration (UF), etc., peuvent être utilisées pour la réutilisation de l'eau ou la concentration des résidus.
2. Adsorption sur charbon actif
Éliminer les traces de matières organiques réfractaires, les odeurs, la couleur, etc.
3. Oxydation à l'ozone/Oxydation avancée (AOP)
Il est utilisé pour gérer le « dernier kilomètre » lorsque le taux d'élimination des déchets à la livraison ne répond pas aux normes.
V. Approches d'utilisation des ressources pour les liquides résiduaires de fermentation
Outre le modèle « traitement jusqu’à la norme + sortie », l’utilisation des ressources est devenue une tendance ces dernières années :
1. Il est utilisé pour la fertilisation agricole.
Certains acides aminés, hydrolysats de protéines et bactéries sont riches en nutriments et peuvent être utilisés comme matières premières pour les engrais organiques (une détoxification est nécessaire).
2. Production d'électricité à partir de biogaz
Le biogaz produit par traitement anaérobie peut être utilisé pour le chauffage et la production d'électricité au sein de l'usine, réalisant ainsi un cycle énergétique.
3. Préparer des engrais ou des aliments bio-organiques
Mélanger les résidus de fermentation avec d'autres matières organiques et les transformer en engrais par compostage.
VI. Cas typique : Le procédé de traitement des effluents liquides de fermentation dans une usine d'antibiotiques.
- Source du liquide résiduel : Filtré après extraction du liquide de fermentation de la céphalosporine ;
- Caractéristiques du liquide résiduaire : DCO 6500 mg/L, azote ammoniacal 150 mg/L ;
- Procédure de traitement :
- Prétraitement (précipitation + neutralisation)
- réacteur anaérobie UASB
- Réservoir d'oxydation par contact
- Traitement de la membrane MBR
- Les eaux usées sont réutilisées pour le rinçage et l'aménagement paysager.
- Résultat : La DCO de l'effluent était inférieure à 50 mg/L et l'azote ammoniacal était inférieur à 10 mg/L, respectant ainsi la norme locale de premier niveau A.
Système de fermentation à l'échelle pilote MIKEBIO pour les probiotiques
VII. Conclusion : Une étape cruciale vers une production verte
Avec le renforcement du contrôle environnemental et la promotion de la transition écologique des entreprises, le traitement adéquat des déchets liquides de fermentation constitue non seulement une obligation environnementale, mais aussi une compétence essentielle pour le développement durable des entreprises.
Les bio-usines modernes doivent sélectionner des procédés combinés scientifiques et raisonnables en fonction de la composition, du rendement et des objectifs de traitement des déchets liquides, tout en accordant une attention particulière à l'utilisation des ressources et à la récupération de l'énergie, afin d'atteindre l'objectif de gouvernance verte de « réduction, innocuité et utilisation des ressources dans une trinité ».
En revanche, lors du choix d'un bioréacteur fermenteurIl est donc nécessaire de trouver un fabricant régulier, réputé et solide, afin de garantir la qualité du produit. Jiangsu Mike Biotechnology Co., Ltd., fondée en 2008, est une entreprise de haute technologie spécialisée dans la recherche, le développement, la production et la vente d'équipements de fermentation biologique. Notre société dispose d'une plateforme de fermentation pilote, intégrant intelligence et automatisation, et a mis en place un système de fermentation performant permettant l'optimisation du processus de fermentation pilote, la mise en service et le développement de l'ensemble des étapes, de la production pilote à la séparation et la purification du produit de fermentation, ainsi que la mise en place d'un poste de travail dédié et d'un laboratoire moderne.
Notre entreprise dispose d'une usine de production standardisée, dotée de l'ensemble des équipements et outils nécessaires à l'installation, comprenant principalement une variété de machines-outils, une machine de soudage automatique à l'arc sous argon, une polisseuse automatique, une machine de découpe automatique et une machine de détection des défauts, ainsi que plus de 60 autres équipements de production et de test. Le processus de production est entièrement conforme aux normes modernes, afin d'offrir aux clients une qualité et un support technique plus professionnels.