CN102093110B - 一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法，主要步骤是经谷氨酸发酵废液多效蒸发浓缩、提取菌体蛋白、多效浓缩、低温喷雾流化造粒(加入无机成分)、筛分冷却成为生物发酵复混肥成品。用本方法可克服喷浆造粒工艺有机质成分在高温下焦化分解，造成对大气的二次污染和炭化物对土壤的污染隐患。为有机废水零排放走出了一条创新之路。

Description

一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法

技术领域

本发明涉及一种复混肥的生产方法，特别指利用谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法。

背景技术

目前，谷氨酸发酵生产企业大多数通过生物发酵法制取谷氨酸，与氢氧化钠或碳酸钠反应生成谷氨酸一钠(味精)。主要工艺流程为：淀粉→葡萄糖→(生物发酵法)→谷氨酸→(精制)→谷氨酸一钠(味精)。发酵液提取谷氨酸成为发酵废液，发酵废液中含大量菌体、多种发酵中间体及微量元素。从发酵废液中提取菌体蛋白后，其溶液的PH在1.7～3～3.5之间，CODcr浓度20000mg/L左右，氨氮浓度约8000mg/L左右，SO₄ ^2-浓度在18000mg/L，这种废水一方面含有大量的有机物(残糖、脂肪、蛋白质)、氨基酸和作物可以直接利用的无机营养物，无机物主要成分硫酸铵；另一方面含有磷、钾、钙、镁等微量元素。若任意排放，势必严重污染环境。如果当成废水进行治理，由于浓度高，一般生物治理方法难以处理，即使处理起来投资太大，运行费用也太高，不符合当前节能减排，提倡发展循环经济的要求。国内外谷氨酸生产厂家大多采用喷浆造粒技术生产生物发酵(有机-无机复混)肥的方法来处理此废液，并且必须对尾气进行治理。其工艺具有以下不足：

1、大量有机质在高温下焦化分解，造成对大气的二次污染和炭化物对土壤的污染

喷浆造粒是在造粒机内，将浓缩废液在500℃～600℃的高温热空气下喷成雾滴，瞬间蒸发成固体颗粒状。但在蒸发大量水蒸汽的过程中，发酵废液中的有机物在高温条件下焦化分解，形成难扩散的烟气，并且有明显的臭味和焦糊味道，造成空气的严重污染。另外在500℃～600℃高温下制成的肥料存在对土壤的污染隐患。因为在500℃～600℃高温下，料浆中的水溶性物质易发生缩合化学反应形成的“高温化学健”，经“高温喷浆造粒”后，原本水溶性物质发生了热化学反应转变成为水不溶性或难溶性物质，施入土壤微生物也难以分解，对土壤也存在污染隐患。在当今环保要求的压力下，高温喷浆造粒对大气造成的二次污染和对土壤的污染隐患将严重制约谷氨酸发酵工厂的发展。

2、肥料不易达标

在高温喷浆造粒形成肥料的过程中，是将浓缩发酵废液直接喷成雾滴状，在高温的条件下，烘干雾滴中的水分形成固形物，此工艺获得的肥料比较单一，只能是发酵废液中的物质，不宜改变其组成成分。肥料行业具有国家标准，通过“高温喷浆造粒”制成的生物发酵(有机-无机复混)肥难以达到肥料行业的标准。

3、能耗较大

“高温喷浆造粒”是通过高温热风顺流将浓缩发酵废液中的水分全部蒸发掉，浓缩发酵废液的含水量为50％～60％(w/w)，其热能消耗巨大。

4、设备投资大、有机废气治理难度大

“高温喷浆造粒”通过高压气体使浓缩发酵废液在喷浆造粒机中形成雾状，并通过高温热空气烘干雾滴中水分的过程，对喷浆量有严格的限定，必须喷浆造粒设备数量足够时，才能满足处理发酵废液的要求。而且为了降低喷浆尾气温度，需大量的冷却水进行冷却，并对冷却后的低温烟气采用等离子、电除雾、静电场、生物治理等技术对尾气进行治理。这些治理设施不仅投资大而且寿命短，治理仍然不彻底，给企业增加了经济负担。

由于“高温喷浆造粒”工艺以上的缺点，特别是尾气的二次污染和对土壤的污染隐患，已严重制约着谷氨酸发酵工厂的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法。本方法是一种在上述背景技术的基础上，利用谷氨酸有机废水低温“喷雾流化造粒”生产生物发酵(有机-无机)复混肥的工艺。本工艺生产的生物发酵(有机-无机)复混肥能完全达到国家肥料标准，并且无尾气二次污染的问题。低温喷雾流化造粒所制肥料因避免“高温变性”问题，即保留了浓缩谷氨酸废液中的有效成分，增加了产量，也避免了高温炭化对土壤的污染隐患。

本发明的工艺流程包括：谷氨酸发酵废液通过浓缩，复配氮、磷、钾等无机成分、低温喷雾流化造粒、筛分冷却为成品的过程。

本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法，其特征是：

步骤一、将提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液装入多效浓缩蒸发器浓缩，体积缩小，使之成浓缩谷氨酸废液，其固形物含量达到40％～50％(w/w)；

步骤二、将含氮、磷、钾的无机成分物质溶入上述提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液；

步骤三、将步骤一制得的浓缩谷氨酸废液与步骤二制得的饱和溶液混合成混合料浆溶液，其各占重量百分比为，步骤一制得的浓缩谷氨酸废液75-90％，步骤二制得的饱和溶液10-25％；

步骤四、将混合料浆溶液装进喷雾流化造粒设备，饱和蒸汽对喷雾流化造粒设备的内置加热器进行加热，同时通入190±20℃的热空气进行连续喷雾流化造粒，使之成为颗粒状，制成颗粒状生物发酵复混肥，最后筛分冷却成合格产品。将不合格产品粉碎后作为种晶返回喷雾流化造粒设备进行造粒。

本处理工艺完全利用了谷氨酸发酵废液中的有机-无机成分，一方面保护了环境，另一方面也生产出了较好的生物发酵复混肥，其经济效益、社会效益和环境效益相当明显。

本发明具有下列有益效果：

1、无烟气对大气的二次污染现象

由于整个低温喷雾流化造粒工艺是在进风温度190℃左右，料床温度100℃以内进行。料浆中的有机质不易发生脱水焦化分解，设备尾气中排放出的主要是低温水蒸汽成分和空气，没有明显的异味产生，对周围的环境没有“烟气”的二次污染问题。

2、无高温炭化物对土壤的污染隐患

低温喷雾流化造粒所制肥料因避免“高温变性”问题，即保留了发酵浓缩废液中的有效成分，也避免了高温炭化对土壤的污染隐患。

3、肥料品种多

本工艺的造粒原料是以含大量有机质和硫酸铵的发酵浓缩废液为基础，通过添加无机成分构成，无机成分可以根据需要选用，所以能生产不同要求的肥料类型。

4、增加产量、能耗降低

“高温喷浆造粒”是通过500℃～600℃高温热风顺流将浓缩发酵废液中的水分全部蒸发掉，浓缩发酵废液的含水量为50％～60％(w/w)，形成固体颗粒，尾气治理需投入大量的设备、资源和动力，能耗和资源的消耗也是很大的投入。而低温“喷雾流化造粒”是通过190℃左右的热风逆流将浓缩发酵废液中的水分全部蒸发掉，理论上逆流干燥效率比顺流干燥效率要高的多，并且料床温度控制100℃以内，料浆中的有机质不易发生脱水焦化分解，尾气不需投入设备、资源和动力进行治理，单位产品需要的综合能耗和“高温喷浆造粒”加尾气治理相当。由于低温“喷雾流化造粒”的特点，低温条件下有机质不易发生脱水焦化分解，这些物质也能制成产品。相同的料浆量要比“高温喷浆造粒”多得产品约3％以上，由于应得产品产量的增加，综合能耗得到相应下降。总综合能耗低于“高温喷浆造粒”加尾气治理的能耗。

采用本工艺生产生物发酵复混肥，一方面可以将发酵废液全部利用，另一方面解决了烟气对大气的二次污染现象和高温炭化物对土壤的污染隐患。

本发明的优点是：

1、本发明达到充分利用谷氨酸发酵废液中所含的有机-无机这一肥料资源，为实现有机废水零排放走出了一条创新之路。

2、本发明无烟气(雾)对大气的二次污染问题，社会效益和环境效益显著。

3、本发明所制肥料因避免“高温变性”问题，既保留了发酵浓缩废液中的有效成分，也避免了高温炭化对土壤的污染隐患。

4、本发明所制造的生物发酵(有机-无机)复混肥，外观颜色好，颗粒度均匀，强度大，含水量低，速溶性强，产品质量可靠，具良好的应用前景。

5、本发明的工艺也可用于造纸行业及其他氨基酸发酵废液的处理和肥料的生产。

附图说明

图1为现有高温喷浆造粒工艺流程图

图2为本发明低温喷雾流化造粒工艺流程图

具体实施方式

如图2所示，谷氨酸发酵液提取谷氨酸后形成的发酵废液(1)提取菌体蛋白后形成初级母液，通入液氨(2)调整PH到4～5，通过多效蒸发器(3)浓缩到固形物40％～50％(w/w)形成浓缩发酵废液(4)，将无机成分物质溶入发酵废液(1)中制成饱和溶液(5)，将该饱和溶液(5)按配方与浓缩发酵废液(4)混合制成混合料浆(6)，将在加热设备(7)形成200℃左右的热风(8)通入喷雾流化造粒设备的底部，使母料在流化床的分风网板上形成流化状态，并用饱和蒸汽(10)对喷雾流化造粒设备内置加热器进行加热，通过高压空气(9)和安装在适当位置的喷枪将混合料浆(6)以雾状喷入喷雾流化造粒设备内，在晶种上进行涂层造粒或架桥造粒形成生物发酵(有机-无机)复混肥(11)同时产生低温喷雾流化造粒产生的水蒸气和空气混合气体(12)。

本工艺是经过小试、中试、生产性连续实验的成熟工艺。

实施例1、生产生物发酵氮钾复混肥(N15-K5)

将提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液用四效蒸发浓缩设备浓缩到27波美以上，固形物含量约40％，将48kg氯化钾溶解于107kg未浓缩的提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液，将该饱和溶液与浓缩发酵废液1000kg进行混合，制得混合溶液。通过高压空气和安装在适当位置的喷枪将该溶液以雾状喷入喷雾流化造粒设备内。造粒设备主机进风温度175℃，流化床料层温度94℃～98℃，喷枪压力0.22MPa，通过调整引风风机频率使物料在流化床面呈流化状态，该设备连续运行，制的的产品粒径1.5～3mm占90％以上，成品色泽保持自然色，杜绝明显炭化现象。成品堆密度0.73～0.83，产品中含氮16％左右、钾20％左右、有机质＞13％、氨基酸＞10％、水分含量＜4％。制成生物发酵氮钾复混肥(N15-K5)约455kg。

实施例2、生产生物发酵氮磷复混肥(N15-P5)

将提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液用四效蒸发浓缩设备浓缩到27波美以上，固形物含量约40％，将70kg磷酸一铵溶解于190kg未浓缩的提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液，将该饱和溶液与浓缩发酵废液1000kg进行混合，制得混合溶液。通过高压空气和安装在适当位置的喷枪将该混合溶液以雾状喷入喷雾流化造粒设备内。造粒设备主机进风温度175℃，流化床料层温度94℃～98℃，喷枪压力0.22MPa，通过调整引风风机频率使物料在流化床面呈流化状态，该设备连续运行，制的的产品粒径1.5～3mm占90％以上，成品色泽保持自然色，杜绝明显炭化现象。成品堆密度0.73～0.83，即可生产出含氮(N)15％、磷(P)5％的生物发酵氮硫复混肥(N15-P5)483kg。

实施例3、生产生物发酵氮磷钾复混肥(N15-P5-K5)

将提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液用四效蒸发浓缩设备浓缩到27波美以上，固形物含量约40％，将80kg磷酸一铵和33kg氯化钾溶解于220kg未浓缩的提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液，将该溶液与浓缩发酵废液1000kg进行混合，制得混合溶液。通过高压空气和安装在适当位置的喷枪将该混合溶液以雾状喷入喷雾流化造粒设备内。造粒设备主机进风温度175℃，流化床料层温度94℃～98℃，喷枪压力0.22MPa，通过调整引风风机频率使物料在流化床面呈流化状态，该设备连续运行，制的的产品粒径1.5～3mm占90％以上，成品色泽保持自然色，杜绝明显炭化现象。成品堆密度0.73～0.83，即可生产出含氮(N)15％、磷(P)5％、钾(K)5％的生物发酵氮磷钾复混肥(N15-P5-K5)528kg。

同理，按实施例1、2、3方式，可将不同的无机成分溶解于未浓缩的提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液，根据需要调整各成分构成，可生产不同要求的肥料类型。

Claims (1)

1.一种谷氨酸发酵有机废水生产生物发酵复混肥的方法，其特征是：

步骤一、将提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液装入多效浓缩蒸发器浓缩，体积缩小，使之成浓缩谷氨酸废液，其固形物含量达到40％～50％(w/w)；

步骤二、将含氮、磷、钾的无机成分物质溶入提取菌体蛋白后的谷氨酸发酵废液中制成饱和溶液；

步骤三、将步骤一制得的浓缩谷氨酸废液与步骤二制得的饱和溶液混合成混合料浆溶液，其各占重量百分比为，步骤一制得的浓缩谷氨酸废液75-90％，步骤二制得的饱和溶液10-25％；

步骤四、将混合料浆溶液装进喷雾流化造粒设备，饱和蒸汽对喷雾流化造粒设备的内置加热器进行加热，同时通入190±20℃的热空气进行连续喷雾流化造粒，使之成为颗粒状，制成颗粒状生物发酵复混肥，最后筛分冷却成合格产品。

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