一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于生物发酵行业谷氨酸钠废液处理领域，公开了一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺，其包括如下步骤：步骤（1）制备含有谷氨酸钠的发酵液，步骤（2）过滤，步骤（3）脱色、浓缩和一次结晶，步骤（4）二次结晶，步骤（5）污水处理以及步骤（6）饲料制备。本发明处理工艺大幅降低了成产成本，生产过程操作简便，减轻了污水处理负担，并且带来了较好的经济效益和环保效益。
【专利说明】一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物发酵行业谷氨酸钠废液处理领域，具体提供一种谷氨酸钠发酵废 液的处理工艺。
[0002]
【背景技术】 谷氨酸钠化学名a-氨基戊二酸一钠，是一种由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐，其 中谷氨酸是一种氨基酸，而钠是一种金属元素。生活中常用的调味料味精的主要成分就是 谷氨酸钠。味精是日常生活中常用的调味剂，能够增加食物的鲜味，有利于提高人体对食物 的消化率。此外，谷氨酸钠又有着十分重要的功能，被广泛应用于食品、医药、工业及农业等 领域。
[0003] 随着经济发展和技术进步，我国已成为味精生产和需求大国，而味精生产过程中 发酵液经等电、离交提取后会产生大量高浓度废液，且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 C0D、B0D、C0D、C1 +S04、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)。
[0004] 然而，随着化肥工业产能迅速扩张，农业需求量下降，加之生产的硫酸铵含量低， 销售困难，导致了产品大量积压，严重影响生产的稳定性和持续性。同时，喷浆造粒过程中 产生的烟气，排出形成大量白色"烟雾"，含有烟尘等污染物，并带有不悦气味，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，如何处理谷氨酸发酵 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】
[0005] 本发明的目的是针对传统工艺的不足，提供了一种谷氨酸钠发酵废液的处理工 艺，其大幅降低了成产成本，生产过程操作简便，产品质量稳定可靠，符合资源综合利用、节 能减排的要求，同时减少了废液排放，减轻了污水处理负担，带来了巨大的经济效益和环保 效益。
[0006] 为了实现本发明目的，采用如下技术方案： 一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺，包括如下步骤：步骤（1)制备含有谷氨酸钠的发 酵液，步骤（2)过滤，步骤（3)脱色、浓缩和一次结晶，步骤（4)二次结晶，步骤（5)污水处 理以及步骤（6)饲料制备； 具体地艺包括如下步骤： 步骤（1)制备含有谷氨酸钠的发酵液：在谷氨酸发酵液中同时加入液氨和氢氧化钠进 行反应，液氨和氢氧化钠的摩尔比为2 :1，得到含有谷氨酸钠的发酵液；步骤（2)过滤：步骤 (1)处理后的发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行 超滤膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备用；其中，微 滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40°C;超滤膜截留分子量为300MW， 超滤温度为40°C; 步骤（3)脱色、浓缩和一次结晶：步骤（2)所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色 罐中添加渗透液质量〇. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50°C，脱色30分后浓缩，然 后一次结晶，离心获得谷氨酸钠粗晶体和一次母液； 步骤（4)二次结晶：将谷氨酸钠粗晶体溶解，二次结晶，离心得到精制谷氨酸钠和二次 母液； 步骤（5)污水处理：将一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分离，获得沉降物与上 清液，往上清液中添加复合菌剂处理后排放； 步骤（6 )饲料制备：将步骤（2 )所得混合料液和步骤（5 )所得沉淀物合并得到液体A，然 后往液体A中添加小麦秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4-5min， 随后通入蒸汽升温至l〇〇°C，蒸馏30分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦 秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸分别占液体A质量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。
[0007] 其中，所述步骤（1)中，液氨和氢氧化钠的总添加量与谷氨酸发酵液中谷氨酸的摩 尔比为1 :1 ; 所述步骤（3)中，浓缩参数为：温度60 - 70°C，真空度为-0.lkpa; 所述步骤（5)中，所述处理为：按每立方米液体每次投加复合菌剂30克，每天投加1 次，连续投加一周，最后静置3天，将液体排放。
[0008] 所述复合菌剂的包括下列重量份的原料菌： 红球菌7份，巨大芽孢杆菌10份，脱氮副球菌6份，黄孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亚硝化菌1份，嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份。
[0009] 本发明取得的有益效果主要包括： 1.本发明提供了一种复合菌剂，其专门针对味精制备过程的废水，将各种能形成优势 菌群的菌种，配制成高效微生物制剂，按一定量投加到废水处理系统中，加速微生物对污染 物的降解，以提高系统的生物处理效率，保证系统稳定运行。其含有多种对难降解污染物有 优良降解能力的微生物，各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高，生物量大，繁 殖快，投加在废水处理系统中，对大分子、难降解物质以及C0D有良好的降解效果。适于本 申请制备味精方法产生废水排放处理，可提高处理水量和处理水质，降低运行费用，促进达 标排放。
[0010] 2.本发明的谷氨酸钠发酵工艺，其要点在于在发酵液中同时加入液氨和氢氧化钠 溶液，根据发酵液的产酸进程确定液氨和氢氧化钠的加入量，在发酵过程中用氢氧化钠溶 液代替部分氨，不再参与调节发酵液的PH值。而氢氧化钠用于保证适合于菌种生长的环 境，以此稳定发酵液的PH值，保证发酵液的PH值为6. 9-7. 1。氢氧化钠将所产生的谷氨酸 转化成谷氨酸钠，得到最终的目的产物。
[0011] 3.本发明工艺既避免了原料的浪费，节约了成本，全程均没有使用硫酸，又生产 出了谷氨酸钠和高蛋白饲料产品，给企业带来了丰厚的利润，扭转了氨基酸味精生产企业 的亏损现状。
[0012]
【具体实施方式】
[0013] 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，对本发明进行更加清楚、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。
[0014] 实施例1 一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺，其包括如下步骤： (1) 在谷氨酸发酵液中同时加入液氨和氢氧化钠进行反应，液氨和氢氧化钠的摩尔比 为2 :1，得到含有谷氨酸钠的发酵液；其中，液氨+氢氧化钠的总添加量与谷氨酸发酵液中 谷氨酸的摩尔比为1 :1 ; (2) 步骤（1)处理后的发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤 过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备 用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000丽，微滤温度为40°C;超滤膜截留分子 量为300丽，超滤温度为40°C; (3) 步骤（2)所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加渗透液质量0. 5%的 活性炭，控制脱色罐内的温度为45°C，脱色30分后浓缩，然后一次结晶，离心获得谷氨酸钠 粗晶体和一次母液；所述浓缩参数为：温度60°C，真空度为-0.lkpa; (4) 将谷氨酸钠粗晶体溶解，二次结晶，离心得到精制谷氨酸钠和二次母液； (5) 将一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分离，获得沉降物与上清液，将上清液 排入进入污水处理系统，添加复合菌剂处理后排放；所述处理为：按每立方米液体每次投 加复合菌剂30克，每天投加1次，连续投加一周，最后静置3天，将液体排放； (6 )将步骤（2 )所得混合料液和步骤（5 )所得沉淀物合并得到液体A，然后往液体A中 添加小麦秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4min，随后通入蒸汽升 温至100°C，蒸馏30分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得饲料；其中，小麦秸杆粉、豆 柏、花生壳粉以及麦麸分别占液体A质量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。经检测，该饲料蛋 白含量39. 2%，无机矿物质含量4. 7%，氨基酸组分含量5. 9%，其余为淀粉、糖类物质及少量 其他物质。
[0015] 上述复合菌剂的包括下列重量份的原料菌： 红球菌7份，巨大芽孢杆菌10份，脱氮副球菌6份，黄孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亚硝化菌1份，嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份； 所述红球菌具体为红球菌(热ot/ococcysrAot/ocAroys)ATCC15906;(参见文献CloningandCharacterizationofBenzoateCatabolicGenesintheGram-Positive PolychlorinatedBiphenylDegraderRhodococcussp.StrainRHA1,J.Bacteriol. November2001)； 所述巨大芽孢杆菌具体可为巨大芽孢杆菌（Bacillusmegatherium)CGMCCNo: 2267(CN101215532)； 所述脱氮副球菌具体为脱氮副球菌（Paracoccusdenitrificans)ATCC13543 (参见文 献Genescodingforrespiratorycomplexesmaponallthreechromosomesofthe Paracoccusdenitrificansgenome,ArchivesofMicrobiology, 1998)； 所述黄抱原毛平革菌为黄抱原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium)ATCC24725 (参见文献APPLIEDANDENVIRONMENTALMICROBIOLOGY,Febl994,p709-714) 所述黑曲霉具体为黑曲霉（Aspergillusnige)CCTCCNo:M206034;(CN1924000) 所述亚硝化菌具体为亚硝化菌(A"i )ATCC19718 (参见文献 CompleteGenomeSequenceoftheAmmonia-OxidizingBacteriumandObligate ChemolithoautotrophNitrosomonaseuropaea,2QQ?>); 所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC53993 (可见文献AgenomicislandprovidesAcidithiobacillus ferrooxidansATCC53993additionalcopperresistance:apossiblecompetitive advantage.ApplMicrobiolBiotechnol. 2011)； 将以上各原料菌均按照常规培养至浓度在1X108个/克，所培养的菌液按照重量份混 合得到混合菌液；将混合菌液与硅藻土按照1 :2的重量比混合搅拌均匀，25°C干燥即得，干 燥后含水量为15%。
[0016] 实施例2 一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺，其包括如下步骤： (1) 在谷氨酸发酵液中同时加入液氨和氢氧化钠进行反应，液氨和氢氧化钠的摩尔比 为2 :1，得到含有谷氨酸钠的发酵液；其中，液氨+氢氧化钠的总添加量与谷氨酸发酵液中 谷氨酸的摩尔比为1 :1 ; (2) 步骤（1)处理后的发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤 过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备 用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000丽，微滤温度为40°C;超滤膜截留分子 量为300丽，超滤温度为40°C; (3) 步骤（2)所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加渗透液质量0. 5%的 活性炭，控制脱色罐内的温度为50°C，脱色30分后浓缩，然后一次结晶，离心获得谷氨酸钠 粗晶体和一次母液；所述浓缩参数为：温度70°C，真空度为-0.lkpa; (4) 将谷氨酸钠粗晶体溶解，二次结晶，离心得到精制谷氨酸钠和二次母液； (5) 将一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分离，获得沉降物与上清液，将上清液 排入进入污水处理系统，添加复合菌剂处理后排放；所述处理为：按每立方米液体每次投 加复合菌剂30克，每天投加1次，连续投加一周，最后静置3天，将液体排放； (6 )将步骤（2 )所得混合料液和步骤（5 )所得沉淀物合并得到液体A，然后往液体A中 添加小麦秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸，1200转/min搅拌5min，随后通入蒸汽升温至 l〇(TC，蒸馏30分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦秸杆粉、豆柏、花生壳 粉以及麦麸分别占液体A质量的10%，5%，4%和2%。经检测，该饲料蛋白含量35. 1%，无机 矿物质含量5. 6%，赖氨酸组分含量6. 1%，其余为淀粉、糖类物质及少量其他氨基酸。
[0017] 上述复合菌剂的包括下列重量份的原料菌： 红球菌7份，巨大芽孢杆菌10份，脱氮副球菌6份，黄孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亚硝化菌1份，嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份； 将以上各原料菌均按照常规培养至浓度在1X108个/克，所培养的菌液按照重量份混 合得到混合菌液；将液体菌液与硅藻土按照1 :2的重量比混合搅拌均匀，25°C干燥即得，干 燥后含水量为20%。
[0018] 实施例3 取味精生产发酵车间废水，按照实施例1的工艺进行处理，取100L水样，检测各污染物 的数值；然后按每立方米废水每次投加复合菌剂30克，每天投加1次，连续投加一周，静置 三天，检测各污染物的数值，发现经处理后的废水完全达到排放标准。处理前后的数值见表 1 ： 表1
【权利要求】
1. 一种谷氨酸钠发酵废液的处理工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤（1) 制备含有谷氨酸钠的发酵液，步骤（2)过滤，步骤（3)脱色、浓缩和一次结晶，步骤（4)二次 结晶，步骤（5 )污水处理以及步骤（6 )饲料制备。
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)制备含有谷氨酸钠的发酵液：在谷氨酸发酵液中同时加入液氨和氢氧化钠进 行反应，液氨和氢氧化钠的摩尔比为2 :1，得到含有谷氨酸钠的发酵液；步骤（2)过滤：步骤 (1)所得含有谷氨酸钠的发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过 液继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备 用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40°C ;超滤膜截留分子 量为300丽，超滤温度为40°C ; 步骤（3)脱色、浓缩和一次结晶：步骤（2)所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色 罐中添加占渗透液质量〇. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50°C，脱色30分后浓缩， 然后一次结晶，离心获得谷氨酸钠粗晶体和一次母液； 步骤（4)二次结晶：将谷氨酸钠粗晶体溶解，二次结晶，离心得到精制谷氨酸钠和二次 母液； 步骤（5)污水处理：将一次母液和二次母液混合，固液分离，获得沉降物与上清液，往 上清液中添加复合菌剂处理后排放； 步骤（6 )饲料制备：将步骤（2 )所得混合料液和步骤（5 )所得沉淀物合并得到液体A，然 后往液体A中添加小麦秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4-5min， 随后通入蒸汽升温至l〇〇°C，蒸馏30分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦 秸杆粉、豆柏、花生壳粉以及麦麸分别占液体A质量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。
3. 根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述步骤（1)中，液氨和氢氧化钠的 总添加量与谷氨酸发酵液中谷氨酸的摩尔比为1 :1 ; 所述步骤（3)中，浓缩参数为：温度60 - 70°C，真空度为-0. lkpa ; 所述步骤（5)中，所述处理为：按每立方米液体每次投加复合菌剂30克，每天投加1 次，连续投加一周，最后静置3天，将液体排放。
4. 根据权利要求1-3任其一所述的工艺，其特征在于，所述复合菌剂的包括下列重量 份的原料菌： 红球菌7份，巨大芽孢杆菌10份，脱氮副球菌6份，黄孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亚硝化菌1份，嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份。
【文档编号】A23K1/16GK104386875SQ201410501831
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】董力青, 丁兆堂, 郭永波, 莫密言 申请人:呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司