[发明专利]发酵法生产赖氨酸中离交废液的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵行业，特别涉及一种发酵法生产L-赖氨酸中赖氨酸离交废液的处理方法，以实现离交废液的资源化，实现清洁生产。

背景技术

L-赖氨酸(以下简称赖氨酸)是人和动物营养的八种必需氨基酸之一。它对调节体内代谢平衡、提高体内对谷类蛋白质的吸收、改善人类膳食营养和动物营养、促进生长发育均有重要作用，目前主要用于医药、食品和饲料工业，从消费结构上看，赖氨酸在饲料中的消费占了近90％，而在食品及医药中间体的消费仅占10％。

赖氨酸是饲料工业中重要的添加剂，是近年饲料添加剂市场最活跃的品种之一。由于全球养殖业快速发展，赖氨酸的需求逐渐增长，产量迅速扩大，目前全球的总生产能力约90万吨/年，我国的总产能已达35万吨/年。赖氨酸已成为继谷氨酸后产量第二大氨基酸产品。传统的赖氨酸提取工艺流程见图1。其中：

发酵：赖氨酸发酵过程需要添加硫酸铵以维持一定的铵离子浓度。发酵过程还要另外加氨(以液氨的形式供给，从管道进入发酵罐的瞬间为气态)用于补充合成赖氨酸的氨消耗，同时将pH维持在7左右。加入的氨基本上用于赖氨酸的合成；加入的硫酸铵最终进入赖氨酸离交废液、然后浓缩变成了复合肥。

酸化：加入硫酸调节pH到3，目的是使赖氨酸带正电荷，上阳离子交换柱。加入的硫酸(连同发酵过程加入的硫酸铵和后面洗脱用的氨)进入赖氨酸离交废液、然后浓缩变成了复合肥。

离子交换：酸化后的发酵液经过或不经过除菌后上阳离子交换柱，赖氨酸被交换吸附，透过离子交换柱的废液即为(本发明所述的)赖氨酸离交废液。赖氨酸离交废液含硫酸铵约为60～80g/L、COD为20000～40000mg/L、pH为3～3.5。用氨配制洗脱液，从阳离子交换柱上洗脱吸附的赖氨酸，得到解脱液。

浓缩、结晶：解脱液含洗脱的赖氨酸，补加盐酸，多效蒸发浓缩、结晶得赖氨酸盐酸盐产品。

离交废液浓缩：将赖氨酸离交废液蒸发浓缩、喷浆造粒，制成硫酸铵复合肥。

由于赖氨酸发酵时要加入硫酸铵、发酵液上阳离子交换柱之前要用硫酸酸化、吸附的赖氨酸用氨水解吸，所以产生高硫酸铵、高有机质、低pH的离交废液。硫酸铵本身难以生物降解(生物脱硫和生物脱氮成本很高，难以工业化，而且难以回收资源)，反而严重抑制常规的厌氧治理过程，给成熟的厌氧处理工艺带来困难。

目前的生产工艺对赖氨酸离交废液的处理是将离交废液蒸发浓缩、喷浆造粒制硫酸铵复合肥，蒸发浓缩能耗巨大，而且在喷浆造粒时造成空气污染。如果生产液肥又不便储存和运输，制取结晶硫酸铵的纯度达不到工业级硫酸铵的纯度。巨大的蒸发量不仅消耗大量蒸汽，而且消耗大量冷却水，导致目前每吨赖氨酸(盐酸盐)耗水160～180吨。

国内已经有厂家采用了一些改进的提取工艺。如在发酵液上柱前先用超滤膜过滤除菌，过滤的赖氨酸收率可达97％，滤渣烘干后可作饲料，可增加树脂的吸附容量10％以上，并有效延长树脂寿命。传统工艺中采用单柱离交，收率不到90％。近年来已经基本上改用连续离交，产品总收率提高到96％左右。有厂家提出用纳滤浓缩代替解脱液的蒸发浓缩，浓缩平均成本为20元/吨水，成本低于蒸发浓缩。也有厂家在离子交换柱上引入盐酸再生树脂，可以减少硫酸铵的产生。但是目前为止，各改进工艺都没有真正解决含硫酸铵离交废液的问题。

综上所述，赖氨酸离交废液的处理方法还存在诸多问题。直接用生物厌氧和好氧处理受高浓度硫酸铵抑制，硫酸铵本身也难以降解。直接利用离交废液生产酵母生长速率低，培养酵母后离交废液的COD仍很高，经济上不合算。离交废液浓缩生产硫酸铵复合肥的能耗过大，造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种发酵法生产赖氨酸的离交废液的处理方法，克服现有生产赖氨酸时产生的含硫酸铵离交废液难以治理和利用等的缺陷。

在现有技术中，可将赖氨酸发酵过程需要添加的硫酸铵换成氯化铵或硝酸铵，将用来调节上阳离子交换柱前的发酵液pH(即图1的酸化)的硫酸换成盐酸或硝酸，所得的赖氨酸离交废液中的无机盐是氯化铵或硝酸铵。