CN110921955A - 氨基酸混合废液综合处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，公开了氨基酸混合废液综合处理工艺，其包括如下步骤：步骤1）絮凝，步骤2）板框过滤，步骤3）酶解蛋白，步骤4）浓缩结晶，步骤5）产氨。本发明应用后，将有效地治理复合肥生产过程中产生的烟气，降低烟气排放量，减轻了异味，保护环境，实现了企业的可持续发展，达到了清洁生产，循环经济的目的，具有显著的环境效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及氨基酸混合废液综合处理工艺。
背景技术
据统计，每生产1吨谷氨酸钠约需0.8t浓硫酸和0.4t浓氨水，排放高浓度废液12吨左右。以硫酸作为主要辅料生产谷氨酸的厂家，其废液中氨氮浓度达10000mg/l，SO4 2-浓度达28000mg/l，PH一般为3.2左右，属于典型的高浓度有机废液。低PH值、高浓度SO4 2-和NH4 +，抑制微生物生长，不利于生化处理，制成硫酸铵又产生了大量的烘干尾气，严重影响了生产，其治理国内外已经作了多年研究。
在氨基酸生产过程中，发酵菌体直接排放既造成了极大的浪费，又污染了环境。目前大多数味精企业将高浓度废液加入一定量的絮凝剂进行菌体蛋白的絮凝沉淀，经板框过滤后得到菌体蛋白，干燥后用作饲料，清液浓缩、造粒制取有机肥的方法处理。此种饲料由经絮凝沉淀工艺制得，由于大分子絮凝剂的引入造成饲料的营养价值大幅度下降，导致其利用价值降低，经济效益不明显。近年来，由于菌体回收技术的发展部分菌体被更好地回收利用。据报道，日本及美国消费的调味品中，蛋白质酶解物因其丰富的氨基酸含量和较高的营养价值，其消费量已超过了味精的消费量。然而在我国，这方面的消费不是很多，由于技术不成熟使得回收成本较高。
与此同时，造粒尾气中包含：SO2、PM10、NO2及VOC等，烟气产生总量为1m³/t肥料。行业中虽采用文丘里除尘、喷淋降温、生物吸附、等离子除臭工艺后，污染物指标大幅减少，但烟气中的异味仍给人造成嗅觉和视觉上的不悦；且处理过程产生的烟气冷凝液，COD高达100000mg/L，给污水处理带来了极重的负担。
谷氨酸的提取工艺不同，排放的废水水质也有所差别。废水中含有大量的菌体，它是一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质，对干燥后菌体蛋白的化学成分进行分析发现谷氨酸废弃菌体中蛋白质的含量高达85.8%，总氨基酸含量为78.77%，高于目前蛋白酶解物常用的原料豆粕、酵母粉等。其氨基酸种类和配比均比较齐全，并且含有丰富的维生素、核酸、多糖等其它营养物质。此外，谷氮酸发酵过程中所加入的糖类物质与谷氨酸一起经过发酵后会生成低聚异麦芽糖。这些物质直接排放，白白浪费了资源，每年造成约10亿多元的损失。
目前，我国各种能源价格在逐年上涨，相应的氨基酸生产所使用的各种原辅材料价格也水涨船高，生产成本大幅度的提高，加之产生的污染物多，使氨基酸生产企业效益出现滑坡。如何进一步提高氨基酸生产水平及污水处理技术，降低生产成本，从而实现企业效益的最大化是氨基酸生产企业急需解决的问题。
氨基酸高浓度废水处理技术研究与应用，对提高整个氨基酸行业的环保治理水平、竞争能力和系统创新能力具有积极作用，具有低碳环保，变废为宝等优点。新技术可推广到氨基酸行业，对整个氨基酸行业的节能降耗、清洁生产、循环经济有着积极的示范效应。因此，研究一种系统的对谷氨酸发酵废液的利用方法，以减少废水污染、变废为宝，是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，本发明提供了氨基酸混合废液综合处理工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
氨基酸混合废液综合处理工艺，其包括如下步骤：步骤1）絮凝，步骤2）板框过滤，步骤3）酶解蛋白，步骤4）浓缩结晶，步骤5）产氨。
具体地，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）絮凝：往氨基酸混合废液中添加0.5-0.7%重量份的絮凝剂，500rpm搅拌3min，然后静置30min，得到絮凝液；
步骤2）板框过滤：将絮凝液进行板框过滤，得到菌体蛋白和母液；
步骤3）酶解蛋白：往菌体蛋白中添加10倍重量的纯化水，搅拌均匀，采用超声波进行处理，处理时间为20-30min，然后调整温度为45℃，采用中性蛋白酶水解，酶解时间为6-8h，然后升温至95℃，灭酶3-5min，最后蒸发浓缩，得到干基重量份数为60％的浸膏；
步骤4）浓缩结晶：将母液进入四效强制循环蒸发器进行蒸发浓缩结晶，离心收集硫酸铵晶体和二次母液；
步骤5）产氨：将二次母液浓缩2-3倍，然后喷至锅炉，与造纸厂产生的固废苛化白泥混合物反应产生气氨，作为脱除烟气中的氮氧化物的还原剂。
优选地，所述絮凝剂为聚丙烯酸钠。
优选地，所述超声波的频率为20-30kHz。
优选地，所述中性蛋白酶的添加量为1000-2000U酶活力/g干物质。
优选地，所述四效强制循环蒸发器参数为：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。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
（1）对高浓度废水提取的菌体蛋白进行靶向酶解，替代酵母粉作为发酵氮源，不仅节约成本，而且增加了菌体蛋白的附加值，同时对蛋白酶解液进行浓缩干燥，代替目前氨基酸行业所使用的高价位的有机氮源，在减少原料成本投入的同时，提高了发酵产酸率，实现变废为宝。
（2）提取蛋白后的清液浓缩结晶提取硫酸铵，离心后作为成品出售，解决了传统技术中喷浆造粒尾气污染大、难处理的问题。
（3）废母液浓缩后喷至锅炉，与造纸厂产生的固废苛化白泥混合物反应产生气氨，作为脱除烟气中的氮氧化物的还原剂，该技术将氨基酸高浓度废水处理、造纸厂碱回收废弃物与锅炉烟气治理有机结合起来，采用高浓度废水浓缩液、苛化白泥对锅炉烟气进行治理，减轻了高浓度废水处理负担，降低了污水处理成本。
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
氨基酸混合废液综合处理工艺，其包括如下步骤：
絮凝：往氨基酸混合废液中添加0.5%重量份的聚丙烯酸钠絮凝剂，500rpm搅拌3min，然后静置30min，得到絮凝液；
板框过滤：将絮凝液进行板框过滤，得到菌体蛋白和母液；
酶解蛋白：往菌体蛋白中添加10倍重量的纯化水，搅拌均匀，采用20kHz的超声波进行处理，处理时间为20min，然后调整温度为45℃，采用中性蛋白酶水解，添加量为1000U酶活力/g干物质，酶解时间为6h，然后升温至95℃，灭酶5min，最后蒸发浓缩，得到干基重量份数为60％的浸膏；
浓缩结晶：将母液进入四效蒸发器进行蒸发浓缩结晶，离心收集硫酸铵晶体和二次母液；四效蒸发器参数为：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；
产氨：将二次母液浓缩3倍，然后喷至锅炉，与造纸厂产生的固废苛化白泥混合物反应产生气氨，作为脱除烟气中的氮氧化物的还原剂。
实施例2
氨基酸混合废液综合处理工艺，其包括如下步骤：
絮凝：往氨基酸混合废液中添加0.7%重量份的聚丙烯酸钠絮凝剂，500rpm搅拌3min，然后静置30min，得到絮凝液；
板框过滤：将絮凝液进行板框过滤，得到菌体蛋白和母液；
酶解蛋白：往菌体蛋白中添加10倍重量的纯化水，搅拌均匀，采用30kHz的超声波进行处理，处理时间为20min，然后调整温度为45℃，采用中性蛋白酶水解，添加量为2000U酶活力/g干物质，酶解时间为8h，然后升温至95℃，灭酶3min，最后蒸发浓缩，得到干基重量份数为60％的浸膏；
浓缩结晶：将母液进入四效强制循环蒸发器进行蒸发浓缩结晶，离心收集硫酸铵晶体和二次母液；所述四效强制循环蒸发器参数为：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。
产氨：将二次母液浓缩2倍，然后喷至锅炉，与造纸厂产生的固废苛化白泥混合物反应产生气氨，作为脱除烟气中的氮氧化物的还原剂。
实施例3
本发明处理工艺应用后，有效地治理复合肥生产过程中产生的烟气，降低烟气排放量，减轻了异味，保护环境，实现了企业的可持续发展，达到了清洁生产，循环经济的目的，具有显著的环境效益和社会效益。
1、技术指标
①生产正常运行中，使用酶解蛋白作为氮源替换酵母浸膏进行发酵，谷氨酸产酸提高1%，转化率提高了2-3%。
②高浓度废水中硫酸铵回收率≥85%
2、经济指标
年节省造粒尾气治理成本480万元，污水处理成本110万元，锅炉脱硫脱硝还原剂成本1030万元。
按原年产20万吨谷氨酸，提取收率90.8%计，谷氨酸产量提高1.8万吨，新增效益10260亿元。
使用酶解蛋白作为氮源替换酵母浸膏进行发酵，发酵成本每吨差异472.9元，每年差异为9930万元。该项目也带来了一定的环境效益，年减少二氧化硫排放量66.1t、氮氧化物排放量108t、颗粒物181吨。
本发明不仅提高了经济效益，而且提升了氨基酸生产在同行业中的竞争力，符合国家节能减排的政策，在同行业中能够起到模范带头作用。本发明所产生的效益对加快扎兰屯乃至呼伦贝尔地区产业结构升级，促进农业、畜牧业、物流业及相关行业的快速发展解决当地就业，服务“三农”均有着积极而深远的意义。从长远角度出发，如该项目在整个行业中推广实施，必将促进氨基酸行业的迅速发展。因此氨基酸高浓度废水处理技术研究与应用具有显著的社会效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.氨基酸混合废液综合处理工艺，其包括如下步骤：步骤1）絮凝，步骤2）板框过滤，步骤3）酶解蛋白，步骤4）浓缩结晶，步骤5）产氨。
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）絮凝：往氨基酸混合废液中添加0.5-0.7%重量份的絮凝剂，500rpm搅拌3min，然后静置30min，得到絮凝液；
步骤2）板框过滤：将絮凝液进行板框过滤，得到菌体蛋白和母液；
步骤3）酶解蛋白：往菌体蛋白中添加10倍重量的纯化水，搅拌均匀，采用超声波进行处理，处理时间为20-30min，然后调整温度为45℃，采用中性蛋白酶水解，酶解时间为6-8h，然后升温至95℃，灭酶3-5min，最后蒸发浓缩，得到干基重量份数为60％的浸膏；
步骤4）浓缩结晶：将母液进入四效强制循环蒸发器进行蒸发浓缩结晶，离心收集硫酸铵晶体和二次母液；
步骤5）产氨：将二次母液浓缩2-3倍，然后喷至锅炉，与造纸厂产生的固废苛化白泥混合物反应产生气氨，作为脱除烟气中的氮氧化物的还原剂。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酸钠。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述超声波的频率为20-30kHz。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述中性蛋白酶的添加量为1000-2000U酶活力/g干物质。
6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述四效强制循环蒸发器参数为：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。
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