CN109988724A - 一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，公开了一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺；先絮凝提取菌体蛋白，产生的清液经四效蒸发浓缩—结晶制取硫酸铵产品，头道母液残余硫酸铵加干石灰中和生成硫酸钙过滤后去除，挥发出的氨通过喷淋塔回收成为氨水；二次母液含有较多生物素及多糖等，通过独立喷管喷入循环流化床锅炉雾化燃烧。本发明工艺提取出的硫酸铵产品纯度高，解决了困扰行业已久的高浓度废液处理和尾气治理问题，同时节省了锅炉烟气治理成本，节约了生产成本，经济效益和环境效益显著。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺。
背景技术
氨基酸发酵废液是指发酵液经沉降、膜过滤等方式提取氨基酸后排放的废液。在此废液中富含氨基酸、菌体、蛋白质等固体物质悬浮物、多种无机盐、有机酸、生物素及还原糖等。它是一种COD、SO4 2-、NH4 +-N和菌体含量高，而pH值较低的工业废水，无论是直接排放、还是简单处理后外排，氨基酸发酵废液均会对环境造成很大影响。此废液中富含氨基酸、菌体、蛋白质等固体物质悬浮物、多种无机盐、有机酸、生物素及还原糖等，具有“五高一低”的特点，即COD、BOD、COD、Cl +SO4 、NH3-N、菌体含量高，pH 低，处理难度大，为谷氨酸生产中的最大污染源之一。目前，味精生产企业普遍采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤提取菌体蛋白，清液因含有大量硫酸铵，经浓缩后喷浆造粒制取有机肥（发酵副产硫酸铵）。
菌体蛋白又叫微生物蛋白、单细胞蛋白。按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；谷氨酸菌体蛋白是味精生产过程中的副产品，是谷氨酸生产菌生产谷氨酸经分离、磨粉、干燥后制成的一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质和其他营养物质。为了节约成本，避免可利用资源浪费，目前大多数味精生产厂家以谷氨酸菌体蛋白生产单细胞蛋白饲料，取得了一定的经济效益，但还没有完全发掘其应用潜力。通过测定谷氨酸菌体蛋白的营养成分组成，发现谷氨酸菌体蛋白富含丰富的蛋白质、核酸、糖类及维生素等多种营养物质，因此除了可用作饲料外，还可将谷氨酸菌体蛋白作为原料开发出具有更高附加值的产品。随着我国畜牧业的快速发展，蛋白质饲料短缺现象越来越严重，开发利用谷氨酸菌体蛋白不但可以缓解我国蛋白质饲料短缺现象，还可以减轻对环境的污染，具有巨大的经济效益和环境效益。菌体蛋白是废弃资源的综合利用，成本相对较低，经济效益突出，可实现变废为宝，因此，开发利用菌体蛋白具有广阔的发展前景。
雾化燃烧会产生大量的烟气，对环境造成了很大影响。大专院校、科研院所、谷氨酸生产企业围绕该问题作了大量研究，仍旧难以解决所产生的废水及烟气治理问题，严重制约了味精行业的发展。因此，如何处理氨基酸发酵废液，减少废水及烟气污染，成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺，其包括如下步骤：
首先絮凝提取菌体蛋白，产生的清液经四效蒸发浓缩结晶制取硫酸铵产品，头道母液含有残余硫酸铵，加干石灰中和生成硫酸钙，过滤后去除，挥发出的氨通过喷淋塔回收成为氨水；二次母液含有较多生物素及多糖等，通过独立喷管喷入循环流化床锅炉雾化燃烧，最后进行脱硫脱硝处理。
具体地，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）提取菌体蛋白：
先在化药罐内加入三分之一的水，温度控制在40±5℃之间，开启搅拌，加入占化药罐容积2.50‰-3.0‰的絮凝剂，搅拌均匀得到药水，再将药水和氨基酸发酵废液按照1:25的体积比混匀，调pH值4.0±0.1，提取菌体蛋白；提取后的菌体蛋白经板框压滤后烘干外售，清液送至四效强制循环蒸发器浓缩结晶；
步骤2）清液回收硫酸铵：
清液进入四效蒸发器浓缩结晶，离心收集硫酸铵和头道母液；头道母液含有残余硫酸铵，加干石灰中和生成硫酸钙，过滤后去除硫酸钙，并且收集二次母液，挥发出的氨通过喷淋塔回收成为氨水；
步骤3）二次母液雾化燃烧：
将二次母液进入蒸发器浓缩至50%，然后喷入锅炉炉膛雾化燃烧，再对炉内烟气进行脱硫脱硝；
步骤4）烟气脱硫脱硝处理：烟气然后经过冷却管进行降温处理，温度降至35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层。
优选地，
所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 、维氏硝化杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、柠檬色短小杆菌以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照1:1:2:3:3的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；
2）将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉；将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉；将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照7:15:2:18的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；
3）将发酵液与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
优选地，
所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L。
优选地，
所述粘土的粒径为100目。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺，具包括：
1 提取菌体蛋白
1.1 根据化药罐的容积按2.50‰-3.0‰的比例配制絮凝剂（聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠），同时根据配制比例确定料的流量（150m3以下）和药的流量（6m3 以下）。化药时，先在罐内加入三分之一的水，温度控制在40±5℃之间。
1.2开启搅拌，加入绞好的絮凝剂，搅拌均匀，加满水，化好的溶液以无块状絮凝剂为准。
1.3 调节来水料液与储存罐料液的PH值4.0±0.1，依次开启进料阀、药阀、蒸汽阀、空气阀，控制溶药水的温度在40±5℃以上，提取菌体蛋白的温度在≥40℃，喷射器的温度在50±5℃，开始提取菌体蛋白。
1.4蛋白提取后料液应清澈透明，废水透光度应达到7以上，蛋白上浮状态良好。
1.5提取后的菌体蛋白经板框压滤后烘干外售（保持板框压力在0.2-0.4MPa，温度在70±10℃），清液送至四效强制循环蒸发器浓度结晶。
针对氨基酸生产中产生的尾液治理的方法，研究开发出一套菌体蛋白生产的整体工艺，适合于市场销售的工艺要求，达到谷基酸尾液的治理及菌体蛋白的利用两方面目的。
①菌体蛋白的生产工艺研究开发：氨基酸生产采用特定的蛋白酶处理，低价值氨基酸菌体蛋白开发具有高附加值的产品，达到资源节约型、环境友好型的综合生产目的，充分发掘氨基酸菌体蛋白的潜力，集中发展氨基酸发酵液下游工艺生产技术，对氨基酸废液的处理过程达到有效的循环利用。
②菌体蛋白生产工艺的产业化应用：氨基酸尾液经过菌体蛋白的提取工艺，逐步生产了适合于农业需求的生产工艺，将生产的菌体蛋白销售路径打通，创造更多经济效益的同时改善了环境条件，也增添了一定的环境效益，为发展绿色循环经济产业链打下了坚实的基础。
2 清液回收硫酸铵
2.1 依次开启降温水泵、真空泵。
2.2 打开四效进料启动调节阀，开度控制在1/2即可，开始进料。
2.3 观察液位情况，待四效液位升至40%开启四效循环泵，打开循环向一效进料，待液位升至40%开始二效循环进料阀，以此类推三效进料方式。
2.4 待各效液位全部进清时检查真空泵，真空值小达到-0.075MPa。以上即可加汽开车。开始加汽时，阀门开度每次2%，使料液有一个稳定的预热过程，使料液进入预热器、四效蒸发器。
2.5从三效不断取样检测，直至浓度达到28.5-29.5Be°，打开成品出料阀向助晶槽内放料，放料的同时启动助晶槽搅拌对槽内的料液降温，防止硫酸铵沉淀。
2.6 启动离心机，待启动运转电流平稳后缓慢打开助晶槽下面的放料阀向离心机放料，放料时阀门开启不宜过大，1/3开度即可。根据下方出料硫酸铵的水分控制离心机放料阀门的大小。包装人员对硫酸铵进行包装。
2.7蒸发器在运行过程中应控制各效温度与观察调整以下参数：一效加热器真空度0— -0.040MPa，分离器真空度-0.009— -0.050MPa；二效加热器真空度-0.020—-0.063MPa，分离器真空度-0.028—-0.085MPa；三效加热器真空度-0.030—-0.083MPa，分离器真空度-0.035—-0.082MPa；四效加热器真空度-0.050—-0.098MPa；分离器真空度-0.048—-0.090MPa。降温水进水温度18.4—55.6℃；出水温度28—60℃。
3 离心母液脱铵
3.1 随时观察离心机母液罐的液位情况，在1/2处开启尾液泵将离心后的尾液打到储存罐内待用。
3.2 将母液储存罐内的尾液用打料泵输送到石灰调节池内，开启出渣机（回收硫酸钙），把干石灰加入到调节池内，控制母液的PH在3.8-4.2之间，使干石灰在离心母液中充分溶解。然后不断添加石灰，随时检测，直至PH达到7.5-8.0。
3.3 将调节好的母液打到储存罐内，待罐内液位到达1/2时打开蒸汽阀门，母液升温至85-95℃时开启脱氨泵，将料液打入脱铵塔，并开启尾风机，电流保持在32-34HZ，同时开启喷淋泵对脱铵塔内的氨气喷淋并打循环。
3.4 操作人员在喷淋泵取样口处随时检测循环水PH值，待达到9.0时将罐内的氨水用打料泵输送到动力车间脱硝还原剂储存罐内待用。
4 二次母液雾化燃烧
4.1开启打料泵，脱铵后的二次母液进入蒸发器浓缩至50%，通过独立喷管喷入锅炉炉膛雾化燃烧。上述二次母液中含有的糖类及蛋白质燃烧放热约为4000千卡/kg，热值高，减少了燃煤使用量，节约了生产成本。
4.2 对炉内烟气进行脱硫脱硝处理；具体包括：
烟气然后经过冷却管进行降温处理，温度降至35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层；
所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 ATCC 25411、维氏硝化杆菌 ATCC 14123、弗氏柠檬酸杆菌 ATCC10787、柠檬色短小杆菌ATCC 15828以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌 ATCC 23270分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照1:1:2:3:3的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方按质量百分比为：豆粕3%、玉米粉2.5％、葡萄糖2％、K2HPO4 0.5％、KH2PO4 0.5％、CaCO3 0.01％、MgSO4 0.005％、MnSO4 0.005％，余量为水，pH7.0；
2）将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉；将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉；将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照7:15:2:18的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L；所述粘土的粒径为100目；
3）将发酵液与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
进入反应器之前的烟气组成为：氧气12.7％，二氧化硫901mg/m3，氮氧化物1032mg/m3，烟尘389mg/m3；进入反应器的烟气流速为 12L/min。
设置对照组：对照组1：仅采用载体作为填料层，不添加发酵液，其余同实施例1；对照组2：采用常规的活性炭吸附剂作为填料层；对照组3：载体选用硅藻土，其余同实施例1。反应器空速为4000h-1，测定烟气各组分的去除率，具体见表1：
表1
| 组别 | 烟尘去除率% | SO<sub>2</sub>去除率% | NOx去除率% |
| 实施例1 | 97.9 | 98.1 | 99.3 |
| 对照组1 | 83.2 | 69.7 | 74.7 |
| 对照组2 | 88.9 | 76.5 | 68.1 |
| 对照组3 | 97.2 | 94.4 | 97.5 |
结论：本发明反应器通过微生物填料层对烟气进行净化处理，然后经过微生物反应将烟气中的污染物去除，从而使得载体可以再次进行有效吸附，无需频繁更换，节省了成本和操作流程；本发明微生物填料较常规的活性炭吸附净化效果更好，使用时间可达到50天以上，而活性炭仅能使用一周以内，大大延长了使用时间，节约了成本。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种氨基酸发酵废液的资源化利用组合工艺，其包括如下步骤：
首先絮凝提取菌体蛋白，产生的清液经四效蒸发浓缩结晶制取硫酸铵产品，头道母液含有残余硫酸铵，加干石灰中和生成硫酸钙，过滤后去除，挥发出的氨通过喷淋塔回收成为氨水；二次母液含有较多生物素及多糖等，通过独立喷管喷入循环流化床锅炉雾化燃烧，最后进行脱硫脱硝处理。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）提取菌体蛋白：
先在化药罐内加入三分之一的水，温度控制在40±5℃之间，开启搅拌，加入占化药罐容积2.50‰-3.0‰的絮凝剂，搅拌均匀得到药水，再将药水和氨基酸发酵废液按照1:25的体积比混匀，调pH值4.0±0.1，提取菌体蛋白；提取后的菌体蛋白经板框压滤后烘干外售，清液送至四效蒸发器浓缩结晶；
步骤2）清液回收硫酸铵：
清液进入四效蒸发器浓缩结晶，离心收集硫酸铵和头道母液；头道母液含有残余硫酸铵，加干石灰中和生成硫酸钙，过滤后去除硫酸钙，并且收集二次母液，挥发出的氨通过喷淋塔回收成为氨水；
步骤3）二次母液雾化燃烧：
将二次母液进入蒸发器浓缩至50%，然后喷入锅炉炉膛雾化燃烧，再对炉内烟气进行脱硫脱硝；
步骤4）烟气脱硫脱硝处理：烟气然后经过冷却管进行降温处理，温度降至35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 、维氏硝化杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、柠檬色短小杆菌以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照1:1:2:3:3的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；
2）将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉；将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉；将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照7:15:2:18的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；
3）将发酵液与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述粘土的粒径为100目。
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| CN110921955A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-03-27 | 赵兰坤 | 氨基酸混合废液综合处理工艺 |
| CN110938571A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-03-31 | 赵兰坤 | 处理喷浆造粒尾气的生物制剂 |
| CN111298636A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-06-19 | 赵兰坤 | 一种氨基酸喷浆造粒尾气的处理方法 |
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