谷氨酸生产的废水处理

1谷氨酸生产的污水治理刘建明（福建省麦丹集团科丹生物工程研究所）摘要：本文介绍采用蒸发浓缩综合利用谷氨酸生产过程的高浓度有机废水制有机肥和好氧生物处理谷氨酸生产过程的低浓度有机废水的实例，以及综合利用的经济效益分析。关键词：谷氨酸废水处理综合利用实例谷氨酸生产过程产生的污水具有高COD、高NH4-N和高SO42+的特点，是治理难度极大的一种高浓度有机废水。随着国家对水污染控制日益严格，味精行业一直希望能找到一种技术上可行、经济合理，并可以在工业运行中实际应用的治理方法和成套设备，以确保味精行业能纳入可持续发展的轨道。福建沙县侨丹实业有限公司是一家建于1998年，年产谷氨酸1.5万吨的股份制企业，该公司建厂伊始就始终把污水治理摆在事关公司生存与发展的高度正确对待，环保设施与生产设施同时投入运行，经福建省三明市环境监测站监测，出水水质COD为129mg/l,达到设计要求。2000年12月通过了国家一控双达标验收。但是，出水水质的NH3-N含量还在200mg/l左右，远远超过国家排放标准，对受纳水体还会造成污染，因此，在省、市、县各级环保部门的指导下，经过长期调研，2003年公司又投资1200万元建成了污水浓缩制有机复混肥项目，经过一个多月的运行，日浓缩高浓度污水650M3，生产氨基酸有机肥250吨，达到设计要求，污水处理厂的出水水质各项指标也达到了国家一级排放标准。现将该项目简要介绍如下。1水量水质分析公司年产1.5万吨谷氨酸，日产生污水约2000m3，其中高浓度离交尾液650m3，COD约40000mg/l，NH3-N约10000mg/l，洗柱水、洗米水、车间冲洗水共有1350m3，三股水混合COD约2000mg/l，NH3-N约600mg/l。2工艺技术流程2.1工艺流程示意图高浓度离交尾液其它污水液氨调氨罐调PH集污调节池蒸汽四效蒸发冷凝水均化池养分调浆缺氧预曝池喷浆干燥造粒除尘水氧化池冷却生物射流曝气塔筛分二沉池3包装出水氨基酸有机肥成品2.2工艺流程简述高浓度离交尾液用液氨调PH至弱酸性，再真空浓缩到一定浓度，用填充剂、各种养分按产品要求调节氮、磷、钾及有机物含量，再用浓浆泵将调节后的浆液输送至喷浆干燥机，利用高压喷雾器进行喷浆干燥，再经滚筒烘干、造粒后经振动筛筛分大、小颗粒破碎后回送作为作为喷浆造粒的晶种使用，按产品粒度要求筛出的颗粒即作为成品进行包装。蒸发过程产生的冷凝水及干燥过程产生的除尘水与其它低浓度污水一起进入原环保车间集污调节池，经均化、氧化、生化处理达标排放。3工艺设施、设备说明3.1调氨罐高浓度离交尾液酸度较高，蒸发浓缩前先通氨进行中和，可提高后续产品的有效氮含量，避免物料对工艺设备的腐蚀，有利于浓缩、干燥、造粒等后续工艺过程。3.2四效蒸发器经实地考察，根据目前国内同类型企业的生产经验，公司决定采用由分离器在外的降膜蒸发器组成的四效真空蒸发系4统的工艺流程。供液方式为：ⅢⅣⅠⅡ，该混流式供液流程充分考虑了料液粘度及各效温差、压差对蒸发的影响，降低了能耗；蒸汽流程为ⅠⅡⅢⅣ，新蒸汽送入Ⅰ效汽室，而Ⅰ效液室产生的二次蒸汽进入Ⅱ效汽室，按此顺序向后，最后一效液室产生的二次蒸汽进入冷凝系统；各效产生的冷凝水还含有COD、NH3-N等污染物质，不能直接排放，送到原环保车间进行后续处理。3.3调浆罐蒸发浓缩后的料液在调浆池中继续加温，根据营养配比投加填料，同时进行连续搅拌，调整到浆料的固形物含量达到50%至60%。3.4喷浆干燥造粒系统⑴喷浆：浆料经浆泵（压力0.9MPa，流量10m3/h）输送到喷枪，由雾化嘴进行雾化；雾化喷嘴采用气流式雾化器，它是利用压缩空气（压力0.2到0.5Mpa）的高速运动（速度200至300m/s）使料液在喷嘴出口处相遇而产生液膜分裂并雾化，由于料液度不大，而气流速度很高，两种流体存在着相当高的相对速度，液膜被拉成丝状，然后分裂成细小的雾滴（直径30至60μm）；雾化器选用两级同时工作；经雾化的物料进入干燥机进行干燥造粒。⑵干燥：干燥造粒机为本工艺的主机，选用ф3700×16000型转筒式干燥机；物料与气流从干燥机头部进入，同向向后运5行，从尾部排出，称为顺（并）流干燥机头部工艺；在筒体内，热物与气流接触混合，压力瞬时降低发生闪蒸，湿物料所含水分蒸发出来排到空气中，从而实现对湿物料的干燥；筒体内设有改进的抄料板，不断地将物料抄起抛下，使物料与空气充分接触，促进了热、质传递，并使物料自前向后移动。⑶造粒：在干燥造粒机前端与料浆同时还有细粉状干料进入筒体，这些粉状干物料被作为载体，雾化的液滴被喷附在其上，并随筒体的转动而滚动，使颗粒逐渐增大和规则，到达筒体出料端时形成较大的复合肥颗粒排出。⑷烘干造粒机设有头尾罩，头罩由耐高温材料制成；头尾罩均设有密封装置，该密封装置能耐高温，耐腐蚀，具有很好的密封性，在筒体运转过程中能有效地防止筒体内外气体泄漏，是本工艺系统能实现负压运行的关健装置。(5)分筛和粉碎系统分筛和粉碎工段由振动分级筛和锤片式粉碎机两台设备和相应管道组成，分级筛人设两层筛面，使用振动电机作为振动源，结构简单，筛分效果好。造粒后的物料进入振动分级筛后经过两层筛面的筛分，分为三个不同的粒度组分排出，颗粒直径小于2。5mm的物料返回到喷浆干造粒机，作为造粒载体；颗粒直径为2.5至4.5mm的物料为成品，经提升机关到冷却器内进行冷却处理。直接大于4.5mm的物料进入粉碎机中，经破碎后再返回到振动分级筛重新进行筛分。6(6)颗粒冷却系统颗粒冷却工段包括逆流式冷却器、冷却风机、冷却旋风除尘器及配套的冷却风网，逆流式冷却器是颗粒状物料的专用冷却设施，具有设备体积小、冷却效果好、投资小、耗电低的特点，较转筒式冷却机投资减少70%以上。从振动分级筛排出的复合肥成品颗粒经过关风器从逆流式冷却器项部进入，在冷却风机的作用下，冷风从冷却器的底部进入，和温度较高的成品颗粒进行充分的接触，带走热量，使得颗粒物料的温度得以降低，颗粒物料在冷却器内的冷却时间可以通过调节冷却器上料位器的位置进行调节，以保证经过冷却后的成品颗粒温度不高于环境温度12℃。从冷却器排出的热空气进入冷却旋风除尘器进行除尘，洁净的空气通过冷却风机排出，旋风除尘器排出的细粉通过汇集螺旋输送机返回喷浆烘干造粒机。（7）尾气除尘系统喷浆造粒后的尾气采用两级除尘：第一级采用沉降式除尘，第二级除尘采用喷淋式除尘器，利用沉降室把尾气中较大在灰尘颗粒除下来，经螺旋输送机收集返回至喷浆造粒烘干机回收利用；尾气中的微尘及异味经喷淋除尘器水洗除掉，之后尾气经烟囱排放到大气中，除尘用水经沉降池循环使用。（8）系统除尘装置为了控制工作环境的岗位粉尘浓度达到工业卫生环境保7护标准要求，在生产线中设计配置了系统装置，除尘装置由一台组合除尘器和一套吸风除尘管道组成。（9）压缩空气系统包括一台113空气压缩机和管道、气路附件组成，为喷浆成品打所、组合式脉冲布袋除尘器提供所需的压缩空气。（10）喷浆管道系统喷浆泵采用具有防腐能力的浓浆泵，发酵液管道和喷嘴均采用防腐材料制作或内衬防腐材料，喷嘴由专门厂家设计制作，以取得最好的雾化效果。（11）物料输送系统物料输送系统由2台斗式提升机和3台螺旋输送机组成斗式提升机和螺旋输送机均为密封式输送设备，配备吸风系统后，可以有效避免粉尘外溢，以提高工作环境的环保要求。3.5包装包装车间设在干燥造粒车间二楼。成品秤重打包使用一台全自动秤重打包机进行，该打包机集秤重、打包、缝口输送为一体，包装范围为25-50kg，秤重精度2‰，打包能力为200-300包/h。3.6均化池由于废水量及排入废水中杂质的不均匀性，使污水的流量、水温及污染物浓度变化很大，为使设施正常工作，不受污水高峰流量水温及浓度变化的影响，均化池以整个池容量来混8合交叉流入污水，使污水充分质换，以此来调节水质、水量。3.7缺氧预曝池、氧化池该池主要是对均化后的污水与生物射流曝气塔之间起过渡作用，同时让污水与空气充分接触，并利用自然光合作用去除COD、NH3-N，并在缺氧环境下对二沉池回流的多余污泥进行消化。3.8生物射流曝气塔该塔为高效生化处理装置，它的构造由进水回流堰、导流筒、溢流堰、七节射流器、4PW离心泵等组成。在此，通过七节高压射流器在喉管处的能量交换，抽吸的气体得到充分切削混合以取得氧气，用来强化和维持生物的活动，以促进对污水中溶解的胶体的有机物进行净化。该系统具有占地少、耗能低、氧的转化率高、转化速度快、调节事故迅速等独特之处。并配以解决调温消沫装置，生物不仅可抗高温耐高寒，且易沉降。由该系统培养、驯化的生物，具有抗冲击负荷、抗污泥中毒等特点。该生化处理选用的属好氧活性污泥法。利用生物在塔的作用下达到净化水质的目的。就味精生产所排放的废水而论，它属于溶解的和胶体的有机性废水。根据水质特性，选用活性污泥法处理该废水物别适应。在生物处理过程中，废水中的溶解性有机物质通过细菌的细胞膜而为细菌所吸收；固体和胶体的有机物先附着在细菌体外；由细菌所分泌的适应酶（胞处酶）分解为溶解性物质，再渗入细菌细胞。细菌通过自身的生命活9动——氧化、还原、合成等过程，通过内酶的作用，把大部分被吸收的有机物氧化分解，并释出细菌生长、活动所需要的能量。细菌还把另一部分有机物转化为生物本所必需的营养源，组成新的原生质或细胞物质，于是细菌逐渐长大、分裂、产生更多的细菌。其它生物“吃”东西后，在它们体内发生相同的生物化学反应。应当指出，在细菌的生长过程中，除吸进体内的一部分有机物被氧化并放出能量外，还有一部分细菌的原生质也在进行氧化，同时放出能量。在选用活性污泥法处理有机废水上，除少数物质外，几乎所有的有机污染物都能有效地被相应的微生物氧化分解。从以上可以看出，通过生物处理，废水中一部分有机物被无机化了，一部分有机物则被合成为微生物的原生质。选用活性污泥法处理废水的优点，一是去除废水中溶解的和胶体的有机物质的效率高；二是与化学法相比，成本低；三是出水水质好，无二次污染，可以达到国家排放标准；四是废水排入受纳水体后还起一定的治理作用；五是污泥沉降性能好，有利于进一步脱水。3.9二沉池二沉池与生物射流曝气塔是活性污泥法配套系统的基本处理构筑物，起沉降活性污泥之作用，活性污泥在二沉池锥底部进行沉淀与生物射流曝气塔循环回流，多余活性污泥回流至缺氧池消化的同时再利用。104主要技术经济指标4.1设计规模日处理污水2000m3，日产氨基酸有机肥40吨。4.2占地面积整个工程（含原污水处理场）占地面积约6000m24.3装机容量整个工程总装机容量为800KW4.4工程总投资整个工程总投资约2000万元。5经济效益分析5.1年销售收入年产氨基酸有机肥13200吨，以每吨市场价750元计，年销售收入1012.5万元。5.2总成本费用估算1、碳氨到厂价为360元/吨，单位产品消耗0.3吨，年耗量为3960吨，年费用为1425600元。2、包装物到厂价为1.1元/个，吨产品消耗为40个，年耗量为528000个，年费用为580800元。3、白煤到厂价为300元/吨，单位产品消耗为0.5吨，年耗量为6600吨，年费用为1980000元。6、电价为0.5元/度，单位产品消耗为350.6度，年耗量为693万度，年费用为2313960元。117、工厂定员50人，年人均工资福利8000元，年费用400000元。8、建、构筑物折旧年限取20年，机械设备折旧年限取15年，残值率取5%，年费用为1200000元。9、无形资产摊销年限取10年，递延资产摊销年限取5年，年费用为50000元。10、修理费用取折旧费的50%，年费用600000元。11、长期借款2000万元，年利率0.0621，年利息为1242000元。年总成本为979.2万元。5.3年利润为33.3万元。6出水水质及环境效益经厂内监测，出水水质可达国家一级排放标准，具有显著环境效益。