CN109988042A

CN109988042A - 一种利用味精废液制造有机肥料的方法

Info

Publication number: CN109988042A
Application number: CN201910275796.4A
Authority: CN
Inventors: 刘青
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Qilu University of Technology
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2019-07-09

Abstract

本发明涉及一种制造有机固体氮肥的方法，涉及使用发酵技术制造一种有机氮肥的方法。它包含：将生物质碎料混合成50％‑60％的含水量，加入其重量18‑20％得味精废水浓缩液，并混入上述物料总质量的0.5％‑0.7％的生物腐殖酸发酵菌粉剂。经过一定程度的发酵后，将物料堆摊开并再次加入0.5％‑0.7％生物腐殖酸发酵菌粉剂。混合均匀，重新堆建物料发酵堆，进行发酵。发酵完成后转移堆建闷干堆，控制环境闷干温度为55‑60℃，20‑30d不翻堆，至含水率降低至28％‑26％时即可进行开堆，对发酵肥料进行破碎和包装。发酵菌粉剂为秸秆腐熟粉剂或者生物质腐殖酸菌粉剂。

Description

一种利用味精废液制造有机肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种利用味精发酵废液制造有机氮肥的方法，具体涉及一种使用浓缩味精发酵废液与废弃生物质有机物生产农用高效氮肥的方法。

背景技术

提取味精过程中产生的废水，生产过程中需要大量的浓硫酸、浓氨水等，味精废水主要来源于发酵液中提取谷氨酸的提取工段。

味精生产分为水解和发酵两种方法,现主要采用发酵法。此法以淀粉质粮食为原料，经酸水解成葡萄糖，或直接采用制糖的蜜糖为原料，利用谷氨酸细菌的发酵作用，生成谷氨酸，再中和结晶生成味精。生产过程中需要大量的浓硫酸、浓氨水等。味精废水主要来源于发酵液中提取谷氨酸的提取工段。目前提取工艺有离子交换法、一步冷冻等电法、以及锌盐法。据统计:某味精厂每生产1t味精约需0.8t浓硫酸和0.4t浓氨水,排放高浓度废水20t左右。以硫酸作为原料生产味精的厂家,其废水中NH₃-N浓度达10000mg/L。

目前，国内废水的排放要求越来越严格，而味精废水作为污染的重要来源，在处理和排放时受到了各方关注。

随着经济的飞速发展和技术的不断进步，我国已经成为味精的生产和消费大国。据报道，目前我国的味精生产量约占世界产量的一半。但是味精生产过程中所排放的废水量大，尤其是味精发酵液经等电提取谷氨酸后排放的母液具有“五高一低”的特点，是一种治理难度很大的工业废水。由于不能有效地治理味精废水，不少味精厂被列入全国重点污染源3000家单位之列。味精废水的治理已经成为制约味精生产企业发展的重大难题。

目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高,大多数味精厂无法承受,不得不长期维持超标排放的现状。但面对环境的日益恶化，国家制定了严格的排放标准，味精生产企业在面对现状的同时，需要及时改进味精废水处理工艺，引进新技术。在味精废水中含有许多宝贵的资源，厂家可以根据废水中所含物质不同，对废水进行分析和适宜的处理工艺。因此，根据味精废水的特点，必须采取切实有效的措施，对其进行综合治理。在减小废水对环境造成污染的同时，回收废水中的菌体蛋白，取得一定的经济效益和环境效益。

味精生产废水主要来源于提取味精后的发酵废液或离子交换尾液；生产过程中各种设备(调浆罐、液化罐、糖化罐、发酵罐，中和脱色罐等)的洗涤废水；离子交换树脂洗涤与再生废水；液化至糖化、糖化至发酵等各阶段的冷却水；浓缩结晶遗弃的结晶母液，以及各种洗涤、消毒废水。废水外观呈黄褐色。

发酵废液是一股极高浓度的废水，一般每生产1t味精约有25t发酵废液排出，这与发酵工艺、原料及菌种有关。我国目前生产水平大约是原发酵液中含酸量能达5％～8％，国外先进水平一般为10％～14％，毫无疑问，发酵时单位体积产酸愈高，发酵废液的单位排放量(以成品味精计)愈少。发酵废液中含2％～5％的湿菌体及蛋白质等固形物(菌体中富含蛋白质、脂肪、核酸等营养物质)，含有等无机盐，消泡剂，色素，尿素，各种有机酸，小于1％的其他氨基酸，0.6％～0.8％，残糖(小于1％)以及1％～1.5％的味精，此外还含有0.05％～0.1％左右的核昔酸类降解产物。由于提取方法的不同，废发酵液的性质会有所不同，废水水质自然就不尽相同。此外，所用原料不同，发酵废液的性质也会有所变化。一般情况下，发酵废液的COD高达60～80g/L，BOD高达31～50g/L，谷氨酸1％～5％,悬浮物17～18g/L。

要彻底地治理味精废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。一方面，必须改进味精生产工艺现状，积极探索研究新工艺、新方法，大力推广清洁生产，从源头上遏制污染的产生；另一方面，对产生的味精废水必须处理和利用相结合，尽可能提取废水中有用物质，实现经济效益和环境效益的双丰收。

通常所说的味精废水是指味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。由于谷氨酸的提取工艺不同，排放的废水水质也有所差别。但大多都具有CODCR高、BOD5高、菌体含量高、硫酸根(改用硫酸调pH前为氯离子)含量高、氨氮含量高及pH值1.5～3.2低“五高一低”的特点。

由于味精废水往往具有较强的酸性，若不加处理就大量排放，势必会改变水体的pH值，从而污染环境、影响农作物生长、危害渔业生产。高COD、高BOD的主要原因是谷氨酸、残糖、SS与氨氮所致，如不经处理，直接排放，会引发环境问题，破坏生态平衡。味精废水中的大量有机物质和含非蛋白氮、硫(或氯)的无机物质，非常适合微生物生长，而有害于除反刍动物及个别动物如兔以外的其它生物(包括江河湖泊里鱼虾)，同时也直接伤害了饮用该水源的人类本身，通过破坏水中动物生态平衡，又进一步造成对环境水源水质的严重损害。污染严重的河段，水的颜色发黑，味道发臭。

从多年的生产、试验和研究结果看来，单独采用某一种方法治理难以达到满意的效果。在味精废水的治理中，必须根据生产的工艺、废水的水质水量当地的环境以及回收利用的情况，联合采用物理的化学的以及生物的方法，并进行优化组合，方可实现味精废水的综合治理。

浓缩的味精发酵废水粘稠度高，氨氮与有机碳的含量均非常高，是一种非常合适的制造有机氮肥的原料。

发明内容

本发明为了提供一种利用味精发酵废液生产固体有机氮肥的方法，该方法可制造富含水溶性无机氮和腐殖酸的固体有机肥料。

为解决该问题，本发明所提供的技术方案为：

一种利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其操作步骤如下：

③选取生物质碎料，将其破碎至粒径为0.5-1.0cm。将破碎后的生物质碎料混合，并测定、调整其含水率。

②、在上述生物质碎料中混入生物质碎料重量18-20％的味精发酵废液浓缩液，然后加入该物料总重量0.5-0.7％的生物腐殖酸菌粉剂，使用拌料机将加入味精发酵浓缩液的和发酵菌粉剂的生物质碎料混合均匀。

③、将步骤②所述搅拌后的生物质碎料堆放于室内的暗处，控制生物质碎料物料层厚度为1.3-1.7m，使物料预发酵1-1.2d。

④、将经步骤③预发酵的物料建成高1.2-1.5m的物料发酵堆，控制发酵温度与室内湿度进行一次发酵。

⑤、将经过步骤④发酵的物料堆重新摊开，拌入物料质量0.5％-0.7％的生物腐殖酸菌粉剂，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.2-1.5m的物料堆，进行二次发酵，时间为5-7d。不进行翻堆操作。

⑥、待步骤⑤中经过二次发酵的物料堆进行翻堆操作，转移堆建闷干堆，控制闷干堆高2.5-2.7m。

⑦、将步骤⑥所述经过发酵的物料进行开堆操作，使物料降至室温。加入物料质量0.01-0.02％的碳酸钠将物料酸碱度调节至7-8。之后使用轮式混料机将降温后的发酵物料破碎至需要的颗粒度，包装后即为本专利所述肥料。

进一步的，步骤①所述的混合生物质废料，调整其含水率为50％-60％。

进一步的，所述生物质碎料应包括(但不限于)以下成分：玉米鲜秸秆、屠宰厂动物性下脚料、养殖牲畜粪便、餐厨垃圾、果皮等。

进一步的，步骤②所述味精发酵废液浓缩液为经过蒸发浓缩的味精发酵废水，COD_cr值为50000-80000mg/L，氨氮含量为15000-20000mg/L。

进一步的，步骤②所述生物腐殖酸菌粉剂(BFA)中黄腐酸含量应大于18％，有益菌≥2x10⁸个/g，水分含量小于8％。

步骤②所述的发酵菌粉剂、步骤⑤所述的发酵菌粉剂(biotransfulationfulvicacid,BFA)为市售。多家肥料公司有售，如福建省诏安县绿洲生化有限公司。

进一步的，步骤④所述的发酵环境应于室内，环境温度应控制在47-55℃，环境湿度应控制在80-95％。

进一步的，步骤④所述一次发酵的堆温应控制在55-70℃，若温度过高可通过加强发酵堆通风以降低温度。

进一步的。步骤④所述一次发酵的发酵时间应控制在3-5d。

进一步的，步骤⑤所述生物腐殖酸菌粉剂(BFA)中黄腐酸含量应大于18％，有益菌≥2x10⁸个/g，水分含量小于8％。

进一步的，步骤⑤所述二次发酵过程中环境应为室内，环境温度应控制在47-55℃，环境湿度应控制在80-95％。

进一步的，步骤⑥所述闷干环境应为室内，环境温度应该控制在55-60℃，闷干时间为20-30d，闷干期内不进行翻堆。

进一步的，待闷干期结束时，物料堆内部的含水率应控制在26-28％。

本发明还包括使用本发明的方法生产的有机氮肥。

本发明的优点：

本发明与现有的技术相比，能够充分利用的农业生产所产生的废弃物与味精生产所产生的难处理的废液，生产出了具有高氮、高腐殖酸含量的有机氮肥，其操作简便、成本低廉，并且能够做到环境友好，对多种农作物、尤其是对氮需求较高的农作物具有很强的促进生长的作用。按照本发明所生产的肥料，其腐殖质和氨氮的含量是一般有机肥的5倍以上，是一种高效的有机肥，且不容易导致土壤板结。本发明简单易行，且适于工业化生产，易于推广，实现了重大创新。每生产1t该肥料，即可消耗200余公斤高浓度的味精废水浓缩液。这是巨大的还氮于田的环保措施。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1

在室外以猪粪、蔬菜下脚料(经破碎可过10目筛)与破碎的玉米青秸秆混合物约20吨为主料，与3.5吨味精发酵浓缩废液(含水量62％，CODcr＝65000mg/L，NH3-N＝15800mg/L)及250kg生物腐殖酸发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％)。

为辅料，使用滚筒混料机充分混合均匀。之后，按以下步骤操作：

①、将物料堆放于暗处的室内，将物料堆建为厚1.5m的物料堆，控制环境温度为50℃，保持使物料预发酵25h。

②、将步骤①经过预发酵的物料堆搅拌均匀，在室内建成厚1.4m的物料堆，控制环境温度为55℃，环境湿度为90％，进行第一次发酵。堆温应控制在70℃以下发酵时间控制在3d。

③、将经过步骤②一次发酵的物料堆摊开，拌入质量为200kg的发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％)，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.3m的物料堆，进行二次发酵，控制时间为5d，环境温度为55℃，环境湿度为90％。

④、将步骤③中的经过二次发酵的物料转堆为厚2.6m的闷干堆，控制环境温度为60℃，闷干时间控制在25d。待料堆内部物料变为黑褐色，含水率为28％以下时，即闷干完成。

在闷干后的物料中加入15kg碳酸钠，测定物料的pH值为7.8。将闷干后的物料根据需求破碎打包，即成产品。

实施例2

在室外以酒店餐厨垃圾、酒店烹饪下脚料与破碎的玉米青秸秆混合物约20吨为主料，与3.0吨味精发酵浓缩废液(含水量55％，CODcr＝75000mg/L，NH3-N＝16200mg/L)及250kg生物腐殖酸发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)。

①、将物料堆放于暗处的室内，将物料堆建为厚1.5m的物料堆，控制环境温度为50℃，保持使物料预发酵24h。

②、将步骤①经过预发酵的物料堆搅拌均匀，在室内建成厚1.4m的物料堆，控制环境温度为54℃，环境湿度为89％，进行第一次发酵。堆温应控制在70℃以下发酵时间控制在3d。

③、将经过步骤②一次发酵的物料堆摊开，拌入物料质量250kg的发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.3m的物料堆，进行二次发酵，控制时间为5d，环境温度为55℃，环境湿度为90％。

④、将步骤③中的经过二次发酵的物料转堆为厚2.6m的闷干堆，控制环境温度为60℃，闷干时间控制在25d。待料堆内部物料变为黑褐色，含水率为27％以下时，即闷干完成。

⑤在闷干后的物料中加入17kg碳酸钠，测定物料的pH值为7.2。将闷干后的物料根据需求破碎打包，即成产品。

实施例3

在室外以干牛羊粪、餐厨垃圾(经破碎可过10目筛)与破碎的小麦秸秆混合物约40吨为主料，与7吨味精发酵浓缩废液(含水量62％，CODcr＝65000mg/L，NH3-N＝15800mg/L)及500kg生物腐殖酸发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)为辅料，使用滚筒混料机充分混合均匀。之后，按以下步骤操作：

①、将物料堆放于暗处的室内，将物料堆建为厚1.5m的物料堆，控制环境温度为52℃，保持使物料预发酵24h。

②、将步骤①经过预发酵的物料堆搅拌均匀，在室内建成厚1.4m的物料堆，控制环境温度为50℃，环境湿度为89％，进行第一次发酵。堆温应控制在70℃以下发酵时间控制在3d。

③、将经过步骤②一次发酵的物料堆摊开，拌入质量为495kg的发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.3m的物料堆，进行二次发酵，控制时间为5d，环境温度为55℃，环境湿度为90％。

④、将步骤③中的经过二次发酵的物料转堆为厚2.6m的闷干堆，控制环境温度为60℃，闷干时间控制在23d。待料堆内部物料变为黑褐色，含水率为28％以下时，即闷干完成。

⑤在闷干后的物料中加入22kg碳酸钠，测定物料的pH值为7.3。将闷干后的物料根据需求破碎打包，即成产品。共获得有机固体肥料46.3t。产率为92.14％

实施例4

在室外以鸡鸭养殖粪、新鲜牧草渣(经破碎可过20目筛)与破碎的玉米青秸秆混合物约20吨为主料，与3.5吨味精发酵浓缩废液(含水量62％，CODcr＝65000mg/L，NH3-N＝15800mg/L)及250kg生物腐殖酸发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)为辅料，使用滚筒混料机充分混合均匀。之后，按以下步骤操作：

③、将经过步骤②一次发酵的物料堆摊开，拌入重量为245kg生物腐殖酸发酵菌粉剂(BFA，黄腐酸含量为20％，有益菌＝2.75x10⁸个/g，水分含量6％，市售)，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.3m的物料堆，进行二次发酵，控制时间为5d，环境温度为55℃，环境湿度为90％。

⑤在闷干后的物料中加入17kg碳酸钠，测定物料的pH值为7.1。将闷干后的物料根据需求破碎打包，即成产品。

此实施例共获得产品19.1t，产率为89.23％。依据农业部关于测定水溶肥料有机质含量的标准NY/T1976-2010的第6.2之6.21条，制得100mL该肥料样品的悬浮液。用慢速定量滤纸过滤出溶液于烧杯内，再按该标准6.3、6.4与6.5的方法操作、记录。最后按第七条公式计算出有机碳率和有机氮率分别为7.1％和3.2％。证明此实施例制得的肥料为优质的碳氮比合适的肥料。

以上所述，仅为本发明的较优实施案例，不以此来限定本发明实施的范围。依本发明的技术方案及说明书内容所做的等效变化与修饰，例如将不同工艺的味精发酵废液或使用其他有机废弃物制成含水率在26％-28％，pH值在7-8之间的生物质有机肥料。使用其他已知富含有机碳的生物材料替代以上实施例中的植物碎料等等，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims

1.一种利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其操作步骤如下：

①选取生物质碎料，将其破碎至粒径为0.5-1.0cm。将破碎后的生物质碎料混合，并测定、调整其含水率；

②在上述生物质碎料中混入生物质碎料重量18-20％的味精发酵废液浓缩液，然后加入该物料总重量0.5-0.7％的生物腐殖酸菌粉剂，使用拌料机将加入味精发酵浓缩液的和发酵菌粉剂的生物质碎料混合均匀；

③、将步骤②所述搅拌后的生物质碎料堆放于室内的暗处，控制生物质碎料物料层厚度为1.3-1.7m，使物料预发酵1-1.2d；

④、将经步骤③预发酵的物料建成高1.2-1.5m的物料发酵堆，控制发酵温度与室内湿度进行一次发酵；

⑤、将经过步骤④发酵的物料堆重新摊开，拌入物料质量0.5％-0.7％的生物腐殖酸菌粉剂，翻动混合均匀后，重新堆建为高1.2-1.5m的物料堆，进行二次发酵，时间为5-7d。不进行翻堆操作；

⑥、待步骤⑤中经过二次发酵的物料堆进行翻堆操作，转移堆建闷干堆，控制闷干堆高2.5-2.7m；

2.如权利要求1所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤①所述的混合生物质废料，调整其含水率为50％-60％。

3.如权利要求1或2所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，所述生物质碎料应包括但不限于以下成分：玉米鲜秸秆、屠宰厂动物性下脚料、养殖牲畜粪便、餐厨垃圾、果皮等。

4.如权利要求1-3任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤②所述味精发酵废液浓缩液为经过蒸发浓缩的味精发酵废水，COD_cr值为50000-80000mg/L，氨氮含量为15000-20000mg/L。

步骤②所述生物腐殖酸菌粉剂(BFA)中黄腐酸含量大于18％，有益菌≥2x10⁸个/g，水分含量小于8％。

5.如权利要求1-4任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤④所述的发酵环境应于室内，环境温度应控制在47-55℃，环境湿度应控制在80-95％。

优选的，步骤④所述一次发酵的堆温应控制在55-70℃。

6.如权利要求1-5任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤④所述一次发酵的发酵时间控制在3-5d。

7.如权利要求1-6任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤⑤所述生物腐殖酸菌粉剂(BFA)中黄腐酸含量应大于18％，有益菌≥2x10⁸个/g，水分含量小于8％。

8.如权利要求1-7任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤⑤所述二次发酵过程中环境应为室内，环境温度控制在47-55℃，环境湿度控制在80-95％。

9.如权利要求1-8任一项所述的利用味精发酵废液生产有机氮肥的方法，其特征在于，步骤⑥所述闷干环境应为室内，环境温度控制在55-60℃，闷干时间为20-30d，闷干期内不进行翻堆。

10.使用权利要求1-9任一项所述的方法生产的有机氮肥。