喷雾流化床低温造粒干燥设备技术在谷氨酸废水治理中的应用

喷雾流化床低温造粒干燥设备技术在谷氨酸废水治理中的应用
胡昌禄
（欧美投资集团（内蒙古）生物科技有限公司 内蒙 卓资县 012380）
摘要：连续喷雾流化低温遭粒干燥设备在谷氨酸废水治理中的应用。

关键词：喷雾流化床；低温造粒；干燥设备；颗粒；浓缩溶液。

2000年左右，以莲花牌味精蜚声海内外的河南莲花味精股份有限公司，率先采用“喷浆造粒”技术将味精生产中所产生的高浓度废水生产成系列有机-无机复合肥肥料，延长了企业的产业链，为企业带来了经济效益，填补了我国味精行业资源利用的空白，为味精生产行业的可持续发展注入了新的活力。

随后大多数味精生产企业均采用“喷浆造粒”生产有机—无机复混肥工艺，“喷浆造粒”生产有机—无机复混肥工艺流程如下：
高浓度废水→多效浓缩→喷浆造粒→有机-无机复混肥。

然而，“喷浆造粒”生产有机—无机复混肥工艺，为味精生产企业可持续发展作出贡献的同时也带来了新的环保问题——难闻的烟气和炭化物对土壤的污染隐患。

味精生产所产生的高浓度废水中，除含有大量硫酸铵外，其它的物质主要为氨基酸、蛋白质、氮、残糖等。

这些物质都具有易挥发的物性，一经高温加热就会产生带有焦糊味道的气溶胶，俗称“烟气”。

气溶胶一旦飘到空中不易落下、也不易散开，能随风飘到几公里甚至几十公里以外的地方，给周边的村镇农牧民带来空气污染，异味问题也困扰着企业的正常发展。

同时500℃左右的高温下，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也同样成为味精生产企业必须面对的主要问题。

笔者曾取28婆美高浓度味精废水浓缩样，分别在烘箱温度105℃和135℃以上条件下进行干物含量测定，其测定值分别为41%（w/w ）和32%（w/w ）。

28婆美浓度的高浓度废水的干物含量理论计算值为：28×1.777/1.241=40.1%(w/w),和105℃烘干条件下的干物含量为41%（w/w ）基本相符。

通过实验可以确认，高温干燥使浓缩液中9%的有机成分因高温被焦化和分解后挥发了。

例如有机肥中含的谷氨酸成分，谷氨酸结晶在160℃以上发生分子内脱水，生成吡烷酮羧酸（即焦谷氨酸），对高浓度废水中的谷氨酸成分干基损失量就达12%以上。

特别是高浓度废水中的糖份在高温下被分解碳化，这就是谷氨酸生产高浓度废水采用“高温喷浆造粒”工艺生产的复合肥通常呈黑色或褐色的主要原因。

同理，其它氨基酸成分也因高温产生分子内脱水焦化和分解后挥发了，损失料浆中的干基成分。

随着经济发展，企业的污染问题日益得到政府和社会各界的重视，发展环保经济已经成为政策制定的一项主要内容。

味精企业的废气以及必须考虑“高温喷浆造粒”所生产的复合肥对土壤的污染隐患问题也应受到重视，随着环保要求的标准越来越严，执行力度越来越高。

烟气治理方面技术领先和解决对土壤的污染隐患是未来谷氨酸生产企业的主要竞争力之一。

但如何即能解决烟气问题又能解决高温喷浆造粒”所生产的复合肥对土壤的污染隐患，C00H H 2C —CH 2 O ︱ 160℃ ︱ ︱ ‖ H 2N —C —H O ＝C CH —C ＋H 20 ︱ ＼∕ ︱ CH 2 N H ︱ ︱ CH 2 H ︱ CH 2 ︱ C00H
最好的办法是只有采用低温干燥的方式才能较好的得到解决。

喷雾流化床低温造粒干燥设备技术在谷氨酸生产废水中的应用
工艺流程：
图1 浓缩喷雾流化床造粒工艺流程图
喷雾流化床低温造粒干燥设备是流化床干燥技术的一种创新性应用技术，专门用于液体物料的干燥造粒，通常用于大规模工业生产中的连续生产作业。

在流化床干燥室的流化层内置热交换器，可以实现节能降耗，减小设备体积。

液体物料通过雾化器（又称为喷嘴）雾化，喷射到干燥室内处于流化状态的固体颗粒（称为晶种）表面，被热介质快速干燥，溶剂被蒸发，而干物质被留在晶种颗粒表面。

干燥后的颗粒又再次作为晶种被新的液体物料涂层、干燥，经过反复的涂层、干燥过程，当颗粒达到一定的粒度后从出料口排出完成干燥过程。

其造粒原理如下图所示。

技术特点
(1)喷雾、脱水、造粒、干燥一步完成，直接从浓缩液得到颗粒产品；
(2)产品粒度可在一定范围(1.5-2mm)内自由调节；
(3)操作简单可靠，自动化程度高；
(4)床层温度均匀，热效率高；
(5)系统微负压操作，无粉尘飞扬：
(6)采用填料、循环水除尘，产品收率高，废气容易治理，并达到环保要求。

喷雾流化床低温造粒干燥设备在谷氨酸生产废水中的应用需考虑的因素
谷氨酸生产高浓度废水中的主要成份为硫酸铵，它在废水固型物中的的质量百分比含量平均在70以上％．用低温干燥的方式将谷氨酸生产高浓度废水制造的颗粒状有机肥-无机复合肥中硫酸铵含量应该在70%以上。

并且其中的有机成分大部分未分解和焦化，价格应该比谷氨酸生产高浓度废水用“高温喷浆造粒”所生产的肥料价格应有所提高。

因为低温干燥的方式生产的有机-无机肥撒在农田里可以缓慢释放，肥效长久。

但喷雾流化床造粒低温干燥生产颗粒状有机肥-无机复合肥适合于所有谷氨酸生产企业的高浓度废水，喷雾流化造粒前其原料中的糖份含量必须小于4%（w/v），否则因糖份过高，原料在干燥造粒过程中流化状态受到影响，最终会造成死床。

所以采用喷舞流化造粒工艺低温干燥生产复合肥，在喷雾流化造粒前，原料必须调整配方将糖份含量控制在小于4%以内，其糖份含量越低、无机成分越高，则喷雾流化造粒效果越好。

喷雾流化床低温造粒干燥设备在谷氨酸生产废水中的应用实例
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到27波美以上，固形物含量约40%，将48㎏（㎏为公斤以下同）氯化钾溶解于107㎏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1000㎏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，制得的产品粒径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、硫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455㎏。

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到27波美以上，固形物含量约40%，将70㎏磷酸一铵溶解于190㎏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1000㎏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，制得的产品粒径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）483㎏。

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到27波美以上，固形物含量约40%，将80㎏磷酸一铵和33㎏氯化钾溶解于220㎏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1000㎏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，制得的产品粒径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）528㎏。

同理，可将不同的有机、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，生产不同要求的肥料类型。

会议稿件。