申请日2014.10.19
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C01C1/24; C05G3/00
摘要
本发明属于氨基酸发酵废水处理领域，公开了一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，包括如下步骤，步骤1)发酵液过滤，步骤2)脱色、浓缩和结晶，步骤3)分离硫酸铵晶体，步骤4)水解，以及步骤5)制备肥料。该方法使用了谷基酸发酵废水，大大降低肥料生产成本，实现了变废为宝，而且肥料效果优于市场同类产品。
权利要求书
1.种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1)发酵液过滤，步骤2)脱色、浓缩和结晶，步骤3)分离硫酸铵晶体，步骤4)水解，以及步骤5)制备肥料。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1)发酵液过滤：谷氨酸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料液A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℃;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃;
步骤2)脱色、浓缩和结晶：步骤1)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℃，脱色30min后，板框过滤去除活性炭，然后浓缩，结晶，最后离心获得谷氨酸晶体和母液;所述浓缩参数为：温度60℃，真空度为-0.1kpa;
步骤3)分离硫酸铵晶体：将步骤2)所得母液进行蒸发浓缩，温度控制在65℃，同时流加液氨，使得溶液pH控制在4.0，蒸发浓缩至母液体积的1/3时，降温至40℃析出硫酸铵晶体，离心分离得到硫酸铵晶体和浓缩母液;
步骤4)水解：将料液A烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应釜中, 加入6-8mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解12-16小时，搅拌速度为100-200转/min，反应终止后用氢氧化钾中和残余盐酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸与金属离子的摩尔比为3：1的比例添加金属离子，控制温度为40-50℃，时间为30-40min，pH在7.0进行螯合反应，最后将螯合产物浓缩，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物;
步骤5)制备肥料：将氨基酸螯合物、壳聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氢钾和步骤3)所得浓缩母液按照1-2：5-9：8-15：30-50：35-50：100-150的质量比例添加到搅拌罐中，100-200转/分钟搅拌10-20分钟，即得。
3.根据权利要求1-2任其一的方法，其特征在于，
所述金属离子由铜离子、钙离子以及锌离子按照1：1：1的摩尔比混合而成。
4.按照权利要求1-3任其一所述的方法制备的肥料。
说明书
一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法
技术领域
本发明属于氨基酸发酵废水处理领域，具体涉及一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法。
背景技术
谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。
随着氨基酸发酵技术的不断发展，我国已经成为味精的生产和消费大国，但是味精生产过程中所排放的废水量大，味精发酵液经等电提取谷氨酸后排放的母液具有CODCr高、BOD5高、菌体含量高、硫酸根(改用硫酸调pH前为氯离子)含量高、氨氮含量高及pH值(1.5-3.2)低“五高一低”的特点。是一种治理难度很大的工业废水。由于不能有效地治理味精废水，不少味精厂被列入全国重点污染源单位之列，味精废水的治理已经成为制约味精生产企业发展的重大难题。废水中含有的大量菌体，它是一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质。
我国肥料的发展和应用历程，是从农家肥到使用无机肥为主要阶段，因农家肥污染源多，运输量大，在操作上费时费力并且效果不是特别明显;而无机肥成份单一，利用率较低，而且往往会造成土壤板结和伴随水土流失污染水源，影响生态环境。目前，市场多采用含氮磷钾的无机复合肥等，该复合肥的肥效全面，但是也存在肥效不持久，容易流失等缺陷;更重要的是，目前复合肥的价格较高，给农民带来较大的负担，如何降低肥料成本，提高农民收入是现代化农业需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，该方法使用了氨基酸发酵废水，大大降低肥料生产成本，实现了变废为宝，而且施肥效果优于市场同类产品。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，该方法包括如下步骤：步骤1)发酵液过滤，步骤2)脱色、浓缩和结晶，步骤3)分离硫酸铵晶体，步骤4)水解，以及步骤5)制备肥料;
具体地，所述方法包括如下步骤：
步骤1)发酵液过滤：谷氨酸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料液A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℃;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃;
步骤2)脱色、浓缩和结晶：步骤1)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℃，脱色30min后，板框过滤去除活性炭，然后浓缩，结晶，最后离心获得谷氨酸晶体和母液;所述浓缩参数为：温度60℃，真空度为-0.1kpa;
步骤3)分离硫酸铵晶体：将步骤2)所得母液进行蒸发浓缩，温度控制在65℃，同时流加液氨，使得溶液pH控制在4.0，蒸发浓缩至母液体积的1/3时，降温至40℃析出硫酸铵晶体，离心分离得到硫酸铵晶体和浓缩母液;
步骤4)水解：将料液A烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应釜中, 加入6-8mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解12-16小时，搅拌速度为100-200转/min，反应终止后用氢氧化钾中和残余盐酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸与金属离子的摩尔比为3：1的比例添加金属离子，控制温度为40-50℃，时间为30-40min，pH在7.0进行螯合反应，最后将螯合产物浓缩，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物;
步骤5)制备肥料：将氨基酸螯合物、壳聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氢钾和步骤3)所得浓缩母液按照1-2：5-9：8-15：30-50：35-50：100-150的质量比例添加到搅拌罐中，100-200转/分钟搅拌10-20分钟，即得;
所述金属离子由铜离子、钙离子以及锌离子按照1：1：1的摩尔比混合而成。
本发明还公开了按照上述方法制备的肥料。
本发明取得的有益效果主要包括：
1.本发明将母液中的硫酸铵分离出去，避免硫酸根离子与石灰性土壤形成硫酸钙，造成土壤结板，也避免了硫酸根在水淹情况下还原成硫化氢，对农作物根造成伤害。
2.谷氨酸发酵液的过滤截留物和浓缩液中含有大量的发酵菌体和蛋白，本发明在生产氨基酸的同时利用了菌体蛋白和母液，省去了母液处理过程，降低生产成本，实现了变废为宝，大幅度提高了资源的利用率;
3.本发明将利用菌体蛋白制备成螯合氨基酸，避免使用价格昂贵的蛋白原料，而且大大提高了肥料;
4.本发明添加氢氧化钾作为中和剂，其产生的钾盐可作为复合肥钾养份;
5. 本发明添加了合适量的腐植酸，以物理和化学键合方式络合养分，延缓养分释放快慢，实现肥效速缓兼备，提高保肥、保水能力，锁住养分控制流失;
6.本发明制备方法简单可行，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
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。
实施例1
一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，其包括如下步骤：
步骤1)发酵液过滤：谷氨酸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料液A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℃;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃;
步骤2)脱色、浓缩和结晶：步骤(1)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℃，脱色30min后，板框过滤去除活性炭，然后浓缩，结晶，最后离心获得谷氨酸晶体和母液;所述浓缩参数为：温度60℃，真空度为-0.1kpa;
步骤3)制备硫酸铵晶体：将母液进行蒸发浓缩，温度控制在65℃，同时流加液氨，使得溶液PH控制在4.0，蒸发浓缩至原液体积的1/3时，降温至40℃析出硫酸铵晶体，离心分离得到硫酸铵晶体和浓缩母液;
步骤4)水解：将料液A烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应釜中, 加入8mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解12小时，搅拌速度为100转/min，反应终止后用氢氧化钾中和残余盐酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸与金属离子的摩尔比为3：1的比例添加金属离子，控制温度为40℃，时间为30min，pH在7.0进行螯合反应，最后将螯合产物浓缩，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物;所述金属离子由铜离子(Cu+2)、钙离子(Ca+2)以及锌离子(Zn+2)按照1：1：1的摩尔比混合而成;
步骤5)制备肥料：将氨基酸螯合物、壳聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氢钾和步骤3)所得浓缩母液按照1：5：8：30：35：100的质量比例添加到搅拌罐中，200转/分钟搅拌10分钟，即得。
实施例2
一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法，其包括如下步骤：
步骤1)发酵液过滤：谷氨酸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料液A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℃;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃;
步骤2)脱色、浓缩和结晶：步骤(1)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℃，脱色30min后，板框过滤去除活性炭，然后浓缩，结晶，最后离心获得谷氨酸晶体和母液;所述浓缩参数为：温度60℃，真空度为-0.1kpa;
步骤3)制备硫酸铵晶体：将母液进行蒸发浓缩，温度控制在65℃，同时流加液氨，使得溶液PH控制在4.0，蒸发浓缩至原液体积的1/3时，降温至40℃析出硫酸铵晶体，离心分离得到硫酸铵晶体和浓缩母液;
步骤4)水解：将料液A烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应釜中, 加入6mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解16小时，搅拌速度为200转/min，反应终止后用氢氧化钾中和残余盐酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸与金属离子的摩尔比为3：1的比例添加金属离子，控制温度为50℃，时间为40min，pH在7.0进行螯合反应，最后将螯合产物浓缩，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物;所述金属离子由铜离子(Cu+2)、钙离子(Ca+2)以及锌离子(Zn+2)按照1：1：1的摩尔比混合而成;
步骤5)制备肥料：将氨基酸螯合物、壳聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氢钾和步骤3)所得浓缩母液按照2：9：15：50：50：150的质量比例添加到搅拌罐中，100转/分钟搅拌20分钟，即得。
实施例3
本发明肥料的肥效试验
一、以番茄为例：
本发明实施例1制备的液体肥料对番茄产量及品质的影响。试验组追加喷洒本发明制剂，对照组以喷等量清水，番茄品种为白果强丰，每亩地100kg，其他种植条件两个组别完全相同。结果如表1所示，施用本产品后能够增加番茄产量，缩短上市时间，增强番茄抗病能力，还能提高果实品质，增加番茄果实的经济价值。
二、以黄瓜为例：
本发明实施例1的液体肥料对黄瓜产量和品质的影响。春大棚黄瓜供试品种为津春3号，采用高畦垄作，宽窄行栽培，小区面积1亩地，叶面喷施实施例1制备的液态肥料(试验组1)和市售康朴液体肥(试验组2)，连喷3次，以喷施清水为对照，测定其前期产量(对照达始收期后15d内的产量)，每小区取100株观测其15d内的生长量。结果如表2所示，施用本发明肥料后能够促进黄瓜生长，增强黄瓜抗病能力，提高黄瓜产量和产品品质。在各项指标上均优于市售常用液态肥。