CN103101987A - 一种富硒酵母废水的利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种富硒酵母废水的利用装置，包括依次连接的六效管式蒸发器、压力式喷雾干燥塔，所述压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。还提供一种富硒酵母废水的利用方法，包括：使用六效管式蒸发器对富硒酵母废水进行蒸发，得到富硒酵母废水浓缩液；然后用压力式喷雾干燥塔对富硒酵母废水浓缩液进行干燥制成富硒发酵液干燥粉。本发明利用蒸发浓缩和干燥制成含硒元素的富硒发酵液干燥粉，有效的处理富硒酵母废水，减少废水排放，避免环境污染，并且实现富硒酵母废水的资源化，充分利用酵母发酵液中的丰富的有机质及多种微量元素。

Description

一种富硒酵母废水的利用装置及方法

技术领域

本发明涉及酵母废水领域，具体涉及一种富硒酵母高浓度有机废水的综合利用系统及方法。

背景技术

富硒酵母是以糖蜜为原料，在培养酵母的过程中加入硒元素，酵母生长时吸收利用了硒，硒主要以硒蛋氨酸、硒半胱氨酸的形式存在，并且硒蛋氨酸和硒半胱氨酸是酵母在生长过程中同化无机硒形成的，因此富硒酵母是天然的硒补充食品。

硒是人体必需的微量元素，适量摄入硒能够提高体内硒水平。硒缺乏可影响人体抗氧化功能与免疫功能，并引起克山病。

在富硒酵母生产的过程中酵母微生物对硒的吸收率是有限的，酵母分离的过程中会产生含硒的废水，其主要成分包括糖分、蛋白质、氨基酸、色素、果胶等物质，是处理难度较大的高浓度有机废水，直接排放会对环境造成严重危害。

酵母废水的治理通常采取以生物方法为主的处理方式，加上调节、酸化等前处理及化学混凝、气浮、砂滤等后处理过程达标排放，试验表明，由于硒元素的特殊性，在富硒废水生物处理的过程中，硒元素被还原成单质硒，并且在生物反应器内沉积，造成反应器内厌氧微生物中毒，使处理能力下降。因而，需要研究一种能有效处理富硒酵母废水的方法。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种富硒酵母废水的利用装置及方法，能够有效处理富硒酵母废水并进行资源化利用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种富硒酵母废水的利用装置，包括依次连接的六效管式蒸发器、压力式喷雾干燥塔，所述压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。

作为优选，所述六效管式蒸发器中I、II、III效为强制循环式蒸发器，IV、V、VI效为降膜式蒸发器。

一种富硒酵母废水的利用方法，包括：

使用六效管式蒸发器对富硒酵母废水进行蒸发，得到富硒酵母废水浓缩液；然后用压力式喷雾干燥塔对富硒酵母废水浓缩液进行干燥制成富硒发酵液干燥粉，所述压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。

作为优选，所述富硒酵母废水进入六效管式蒸发器的进料方式为逆流加料法。

作为优选，所述蒸发采用I、II、III效为强制循环式蒸发，IV、V、VI效为降膜式蒸发的混合加热方式。

作为优选，将富硒酵母废水蒸发至固形物浓度为45％～55％。

一种富硒发酵液干燥粉，由以上所述的利用方法制成。

本发明提供一种富硒酵母废水的利用装置及方法，利用蒸发浓缩和干燥制成含硒元素的富硒发酵液干燥粉，有效的处理富硒酵母废水，减少废水排放，避免环境污染，并且实现富硒酵母废水的资源化，充分利用酵母发酵液中的丰富的有机质及多种微量元素。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供一种富硒酵母废水的利用装置，可对富硒酵母废水达标处理并制备出富硒的干粉，能够用于制备肥料或饲料，该装置包括依次连接的六效管式蒸发器、压力式喷雾干燥塔，该压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。

富硒酵母废水中含有糖类物质，属于热敏性物料，在常压和加压状态下加热的过程中废水中的糖分会焦化影响物料的特性，因此酵母废水的蒸发浓缩必须采用真空蒸发。另外，富硒酵母废水中的盐分含量较高，在蒸发过程中容易结垢，特别是在蒸发到一定的浓度后，物料流速将直接影响结垢的速度。管式蒸发器为真空蒸发，且可以通过强制循环加快物料流速，大大延缓换热面的结垢时间，系统正常运行周期更长，所以选择管式蒸发器用于富硒酵母废水的蒸发。

一般来讲，效数少则一次性投资小，蒸发强度较大，但蒸汽消耗也大，只能在蒸发水量较小的情况下使用；由于富硒酵母生产工艺的特殊性，废水量大，所以采用多效蒸发器是一种必然趋势。然而随着蒸发器效数的增加，蒸发强度会有所降低，电能的消耗和热损失也是相应加大，所以蒸发器的效数必然存在一个最佳值。经过实验不同效数的电能消耗和热损失如表1所示：

表1蒸发器效数与电能消耗、热损失的关系

从表1可以看出，随着蒸发器效数的增加，其节约蒸汽的幅度越来越小，当增加到7效时，其节约的蒸汽与增加的电耗和热损失相比已经是毫无意义，综合考虑处理水量、设备投资和生产管理成本，选择六效蒸发最为经济合理。

由于富硒酵母废水具有随着浓度的升高而粘度急剧加大的特性，所以选择了逆流加料法。逆流加料时，料液由末效加入，依次用泵送入前效，完成液由第一效排出，而加热蒸汽的流向仍是从第一效依次至末效，料液与蒸汽逆向流动，随着物料浓度的增加，温度也逐渐升高，各效间粘度和传热系数变化不大，较为接近。

采用逆流加料后，后几效的物料浓度较低，前几效的物料浓度较高，富硒酵母废水含盐量较高，加热过程中容易结垢，若全程选用单一的降膜式蒸发器，会因为物料浓度越高而粘度越大，流动性变差，前几效的加热管容易结垢，引起系统运行周期较短；若选用单一的强制循环式蒸发器，则后几效中低浓度的物料在强制循环的作用下，起泡现象会非常严重，系统容易跑料，导致冷凝水颜色变黑，而且动力消耗大。因此本发明优选采用低浓度的IV、V、VI效使用降膜式蒸发器，而浓度较高的I、II、III效使用强制循环式蒸发器混合加热的方式。

降膜式蒸发器中物料由加热室中间部分管束上升，到达顶部后通过静分配盘进入四周的加热管，即可均匀有效地在管内壁形成膜状流动，在重力的作用下向下运动，因分离室负压的抽吸作用，进一步拉动液膜向下流动，因此液膜的流动速度快，液膜与加热管之间的热阻较小，传热系数高。

强制循环式蒸发器中物料在设备内的循环主要依靠外加动力所产生的强制流动，物料通过循环泵加压，在加热管内以较高的流速流动，能有效地延长加热室结垢的时间，使设备能在较长时间内正常稳定地运行，减少清洗次数，降低运行成本。

跟传统蒸发器相比，强制循环式蒸发器具有以下特点：

蒸发效率显著提高，物料在加热室是四管程流动，跟蒸发器壳体中的二次蒸汽换热更充分；汽液分离效果理想，冷凝水携带的物料少，COD含量低，一般在2000mg/l-3000mg/l左右；生蒸汽利用率大大提高，I效蒸发器进汽时采用I效清洁冷凝水喷淋降温的方法，以避免进汽温度过高而引起加热管结垢或结焦，同时在真空状态下能产生更多的饱和蒸汽，从而提高了生蒸汽使用的经济性；分离室独特的偏心出料方式，有效的避免了循环泵的气蚀现象，系统运行更稳定；设备整体结构紧凑，占地面积小，操作简单，容易清洗。

物料经过多效管式蒸发器蒸发浓缩后需进行干燥。富硒酵母废水是一种含固量较高的溶液，不宜采用托盘和转鼓之类的干燥器，而且有机质含量较高，在干燥过程中容易碳化结焦，导致产品水溶性变差，所以在干燥过程必须严格控制物料在干燥器中停留的时间和干燥过程中的温度。富硒酵母废水中还含有相当一部分未被利用的残糖，而含糖物料熔点较低，必须要考虑物料在高温情况下软化粘壁的情况。针对以上特性，本发明选择压力式喷雾干燥塔。

液体的雾化主要有压力式、气流式和旋转式三种，通过实验对这三种雾化方式在料液条件、加料方式等几个方面进行比较示意，结果见表2：

表2三种雾化方式的比较

硒酵母废水粘度较小，容易雾化，干燥过程中不易粘壁，本发明通过具体的应用比较得出采用旋转式雾化器干燥富硒酵母废液的效果最好。

进行干燥时，浓浆经供料泵进入高速旋转的雾化器圆盘上，受到离心力的作用，料液在雾化器旋转面上向四周迅速伸展为薄膜，并不断地加速向雾化器圆盘边缘运动，离开雾化器圆盘边缘时，液膜被雾化成雾滴(雾滴的大小与圆盘旋转速度和加料量有关，通常旋转圆盘边缘线速度达60米/秒以上)，与加热后的高温空气在干燥器顶部混合，雾滴与热空气接触，水分迅速蒸发。干燥后的物料绝大部分落入塔底，直接进入收料风送系统，另外一小部分物料随引风机进入大旋风分离器，经旋风分离后并入收料风送系统，通过回流风机经小旋风分离器分离后进入包装系统；干燥后的水蒸汽首先经过大旋风分离器分离，然后进入水膜除尘系统处理后排空。

本发明使用旋转式雾化器主要具有以下优点：

可以省去浓缩、过滤、粉碎等单元操作，由55％左右的溶液直接得到30μm～500μm的粉状肥料；干燥时间短，一般为10s～30s，产品的溶解性非常理想；干燥塔内只需一个雾化器就可以完成生产任务，动力消耗小，设备清洗、检修方便；进料调节范围广，可方便安排生产；物料通道较大，不易堵塞；尾气通过两级旋风除尘后再经过水膜除尘处理后排放，无二次污染；塔体装有防爆门，可确保安全生产。

利用本发明提供的装置可对富硒酵母废水进行处理和利用，具体方法为：首先将富硒酵母生产过程中由碟片分离机产生的高浓度废水收集；然后将废水通过六效管式蒸发器进行蒸发浓缩，废水进入六效管式蒸发器的进料方式为逆流加料，使得各效间粘度和传热系数变化不大，较为接近，根据物料在各效中不同的浓度，I、II、III效采用强制循环式蒸发，IV、V、VI效采用降膜式蒸发，优选浓缩至固形物浓度为45％～55％；然后将得到的富硒酵母废水浓缩液通入压力式喷雾干燥塔中进行干燥，制得富硒发酵液干燥粉。

通过本发明提供的方法，将难以处理的富硒酵母废水有效资源化，减少废水排放，避免环境污染。利用富硒酵母废水制成的富硒发酵液干燥粉可用于制备肥料或饲料，具有含量高、见效快等长效特点，在柑橘、茶叶种植和动物养殖方面得到很好的应用。

以上对本发明所提供的一种富硒酵母废水的利用装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种富硒酵母废水的利用装置，其特征在于，包括依次连接的六效管式蒸发器、压力式喷雾干燥塔，所述压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。

2.根据权利要求1所述的利用装置，其特征在于，所述六效管式蒸发器中I、II、III效为强制循环式蒸发器，IV、V、VI效为降膜式蒸发器。

3.一种富硒酵母废水的利用方法，其特征在于，包括：

使用六效管式蒸发器对富硒酵母废水进行蒸发，得到富硒酵母废水浓缩液；然后用压力式喷雾干燥塔对富硒酵母废水浓缩液进行干燥制成富硒发酵液干燥粉，所述压力式喷雾干燥塔的雾化器为旋转式雾化器。

4.根据权利要求3所述的利用方法，其特征在于，所述富硒酵母废水进入六效管式蒸发器的进料方式为逆流加料法。

5.根据权利要求3或4所述的利用方法，其特征在于，所述蒸发采用I、II、III效为强制循环式蒸发，IV、V、VI效为降膜式蒸发的混合加热方式。

6.根据权利要求3所述的利用方法，其特征在于，将富硒酵母废水蒸发至固形物浓度为45％～55％。

7.一种富硒发酵液干燥粉，其特征在于，由权利要求3-6中任一项所述的利用方法制成。