一种从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法技术

本发明专利技术涉及一种从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法，其为通过采用多级双极膜电渗析方法，同时改变双极膜电渗析器中盐室液与酸室液的流程方向，从含有硫酸铵、氯化铵或硝酸铵的赖氨酸离交废液中将硫酸铵、氯化铵或硝酸铵再生为相应的硫酸、盐酸或硝酸，和NH3。该方法总体上降低了酸室与盐室间的无机酸根离子的浓度差，使无机酸根迁移速度提高，从而将无机酸根逆浓度梯度迁移时能耗降低。此外，该方法还缓解了酸室向盐室的H+渗漏，提高了酸室回收酸液的浓度，提高了电流效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于赖氨酸发酵行业，特别涉及一种在发酵法生产L-赖氨酸的工艺中从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法。
技术介绍
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，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%。传统的发酵法生产赖氨酸的工艺流程见图1，包括如下各步骤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，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赖氨酸离交废液。赖氨酸离交废液含硫酸铵约为50 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。解脱液的浓缩、结晶解脱液经多效蒸发浓缩、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。由于赖氨酸发酵时多次加入酸、碱、盐，导致产生的离交废液含有高含量的硫酸铵、高含量的有机质、低pH。而硫酸铵本身难以生物降解，且严重抑制常规的厌氧治理过程， 所以在使用工艺成熟的厌氧处理工艺来处理时会带来困难。目前的生产工艺中，对赖氨酸离交废液的处理是将离交废液蒸发浓缩、喷浆造粒而制成硫酸铵复合肥。该方法中，蒸发浓缩能耗巨大，不仅消耗大量蒸汽，而且消耗大量冷却水；此外在喷浆造粒时易造成空气污染；有厂家尝试采用浓缩结晶的方法制取结晶硫酸铵，制取的结晶硫酸铵的纯度往往达不到工业级硫酸铵的纯度。如果不蒸发浓缩，而直接生产液肥，得到的硫酸铵液肥不便储存和运输。 针对赖氨酸离交废液处理存在的问题，本申请人在中国专利CN200810223780. 0 公开了一种采用普通电渗析技术和双极膜电渗析技术相结合的方法，如图2所示，包括从赖氨酸离交废液中将硫酸铵、氯化铵或硝酸铵回收为硫酸铵、氯化铵或硝酸铵，或再生为硫酸、盐酸或硝酸和氨；进一步将回收的硫酸铵、氯化铵或硝酸铵，或再生的硫酸、盐酸或硝酸和氨循环利用。由此解除了对离交废液进行生物转化或治理时的瓶颈，可实现废液有机质的资源化。然而，在这种使用双极膜电渗析器再生酸碱的过程中，当再生的硫酸浓度较高时， 有可能会有H+从酸室跨过阴离子交换膜渗漏进盐室，该“漏氢”现象造成双极膜电渗析器的电流效率降低、能耗增加；另外，在反应的后期，酸室的无机酸根浓度较高，由于需要克服较高的浓度梯度，也会使得无机酸根从盐室迁入酸室的能耗增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有处理赖氨酸离交废液的方法中的种种缺陷，从而提供一种能够降低能耗的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法。本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法通过降低无机酸根在阴离子交换膜两侧的浓度差，从而降低无机酸根逆浓度梯度迁移时的能耗。本专利技术的目的还在于提供一种能够缓解在双极膜电渗析中出现的漏氢问题，从而提高电流效率的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法。本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法是通过采用多级双极膜电渗析方法，同时改变双极膜电渗析器中盐室液与酸室液的流程方向，从含有硫酸铵、氯化铵或硝酸铵的赖氨酸离交废液中将硫酸铵、氯化铵或硝酸铵再生为相应的硫酸、盐酸或硝酸， 和 NH3。本专利技术中，所述的级数为大于等于二级，优选二级或三级。本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法可采用三室双极膜电渗析器(如图5所示)或“酸-盐”两室双极膜电渗析器(如图6所示)进行，包括在第1级的盐室注入赖氨酸离交废液，在最后级的酸室注入酸室初始液；在各级中，以后一级的酸室完成液作为本级的酸室初始液，以前一级的盐室完成液作为本级的盐室初始液；最终在最后级的盐室得到脱无机盐的离交废液，在第1级的酸室得到含有再生的硫酸、盐酸或硝酸的料液，以及得到再生的氨。与现有技术相比，本专利技术提供的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法总体上降低了酸室与盐室间的无机酸根离子的浓度差，使无机酸根迁移速度提高，从而将无机酸根逆浓度梯度迁移时能耗降低。此外，本专利技术提供的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法还缓解了酸室向盐室的tf渗漏，提高了酸室回收酸液的浓度，提高了电流效率。附图说明图1为传统的发酵法生产赖氨酸的工艺流程示意图；图2为一现有技术从赖氨酸离交废液再生酸碱的工艺流程示意图；图3为“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析器中膜堆结构排列示意图；图4为“酸_盐”两室双极膜电渗析器中膜堆结构排列示意图；图5为本专利技术采用三室双极膜电渗析器进行的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法的示意图(碱室料液错流)；图6为本专利技术采用“酸_盐”两室双极膜电渗析器进行的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法的示意图；图7为本专利技术采用三室双极膜电渗析器进行的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法的示意图(碱室料液逆流)；其中A阴离子交換膜C阳离子交換膜BM双极膜20盐室10酸室30碱室40极室M+盐的阳离子r盐的酸根阴离子。具体实施例方式本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法是通过采用多级双极膜电 渗析方法，同时改变双极膜电渗析器中盐室液与酸室液的流程方向，从含有硫酸铵、氯化铵 或硝酸铵的赖氨酸离交废液中将硫酸铵、氯化铵或硝酸铵再生为相应的硫酸、盐酸或硝酸， 和 NHs。本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法可采用三室双极膜电渗析 器(如图5所示)或“酸-盐”两室双极膜电渗析器(如图6所示)进行，包括在第1级 的盐室注入赖氨酸离交废液，在最后级(第N级)的酸室注入酸室初始液；在各级中，以 后一级的酸室完成液作为本级的酸室初始液，以前一级的盐室完成液作为本级的盐室初始 液；最终在最后级的盐室得到脱无机盐的离交废液，在第1级的酸室得到含有再生的硫酸、 盐酸或硝酸的料液(酸室完成液)，以及得到再生的氨。本专利技术的从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法以大于等于二级的双极膜 电渗析方法进行，优选二级或三级。以从赖氨酸离交废液再生酸碱的二级处理方法为例，其为将三室双极膜电渗析或 “酸-盐”两室双极膜电渗析过程分解为二级，在第1级的盐室注入赖氨酸离交废液，在第2 级的酸室注入酸室初始液；以第2级的酸室完成液作为第1级的酸室初始液，以第1级的盐 室完成液作为第2级的盐室初始液；最终在第2级的盐室得到脱无机盐的离交废液，在第1 级的酸室得到含有再生的硫酸、盐酸或硝酸的料液，以及得到再生的氨。以从赖氨酸离交废液再生酸碱的三级处理方法为例，其为将三室双极膜电渗析或 “酸-盐”两室双极膜电渗析过程分解为三级，在第1级的盐室注入赖氨酸离交废液，在第3 级的酸室注入酸室初始液；以第3级和第2级的酸室完成液分别作为第2级和第1级的酸 室初始液，以第2级和第1级的盐室完成液分别作为第3级和第2级的盐室初始液；最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种从赖氨酸离交废液再生酸碱的多级处理方法，其为通过采用多级双极膜电渗析方法，同时改变双极膜电渗析器中盐室液与酸室液的流程方向，从含有硫酸铵、氯化铵或硝酸铵的赖氨酸离交废液中将硫酸铵、氯化铵或硝酸铵再生为相应的硫酸、盐酸或硝酸，和ＮＨ３。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丛威，王倩，杨晓丽，焦扬，吴霞，石绍渊，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11