申请日2013.05.03
公开(公告)日2014.01.22
IPC分类号C01D5/16; C05F7/00; C08H99/00
摘要
本实用新型提供了一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征是，依次连接有冷却塔、调节池、斜板沉淀池、袋式过滤器、沸石吸附装置、树脂吸附装置、减压浓缩器以及喷雾冷冻干燥塔，其中还包括硫酸钾浓缩液生产系统和植物性有机菌肥生产系统;本实用新型解决了一直困扰糖厂的酒精生物废水的处理问题，生产出的植物性黄腐酸产品纯度高，可广泛应用于医药、化工、农业、环保等各个领域;回收过程产生的废液、废渣及糖厂废弃物经处理可生产高品质的植物性有机菌肥，达到三废资源化利用的目的，此外该生产系统可回收酒精生物废水中的钾，实现了资源的有效回收利用。
权利要求书
1.一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征是，依次连接有冷却塔(1)、调节池(2)、斜板沉淀池(3)、袋式过滤器(4)、沸石吸附装置(5)、树脂吸附装置(9)、减压浓缩器(10)以及喷雾冷冻干燥塔(11)，其中;
斜板沉淀池(3)上分别设有沉淀进水口(301)、沉淀出水口(302)、沉淀物排出口(303)、斜板(304)，沉淀进水口(301)与调节池(2)的调节出水口接通;
过滤器(4)上分别设有过滤进水口(401)、过滤出水口(402)、滤渣排出口(403)，过滤进水口(401)与沉淀出水口(302)接通;
沸石吸附装置(5)上分别设有沸石吸附进水口(501)、沸石吸附出水口(502)、沸石洗脱液入口(504)、沸石洗脱液排出口(506)、沸石投加口(505)、沸石层(503)，沸石吸附进水口(501)和沸石洗脱液入口(504)设于沸石层(503)上方，沸石吸附出水口(502)和沸石洗脱液排出口(506)设于沸石层(503)下方，沸石层(503)上方还设有沸石投加口(505)，沸石吸附进水口(501)与袋式过滤器(4)过滤出水口(402)接通;
树脂吸附装置(9)上分别设有树脂吸附进水口(901)、树脂吸附出水口(906)、树脂洗脱液入口(904)、树脂投加口(903)、树脂反洗水入口(905)、树脂洗脱液出口(902)、树脂塔(907)，树脂吸附进水口(901)、树脂投加口(903)以及树脂洗脱液入口(904)设于树脂塔(907)上方，树脂吸附出水口(906)、树脂反洗水入口(905)设于树脂塔(907)下方，树脂吸附出水口(906)通过支管(908)与树脂投加口(903)接通，树脂洗脱液出口(902)开设在支管(908)上;
减压浓缩器(10)包括浓缩罐(1003)、冷凝器(1004)、气液分离器(1005)、受液器(1006)，浓缩罐(1003)上分别设有减压浓缩进水口(1001)和减压浓缩出水口(1002)，减压浓缩罐(1003)顶端连接有冷凝器(1004)，冷凝器(1004)另一端接通有气液分离器(1005)，受液器(1006)与气液分离器(1005)另一端接通，减压浓缩进水口(1001)与树脂洗脱液出口(902)接通;
喷雾造粒干燥塔(11)包括干燥塔(1106)、空气加热器(1103)、旋风分离器(1107)，干燥塔(1106)顶部往内部延伸设有喷嘴(1105)，喷嘴(1105)开有干燥塔进水口(1101)，空气加热器(1103)与进水口(1101)连通，干燥塔(1106)底部接通有旋风分离器(1107)，旋风分离器(1107)末端上开有植物性黄腐酸出口(1102)，干燥塔进水口(1101)与减压浓缩出水口(1002)接通;
沸石洗脱液排出口(506)连接有硫酸钾浓缩液生产系统(16);
沉淀物排出口(303)和滤渣排出口(403)与废渣粉碎机(8)的入料口(801)接通，废渣粉碎机(8)的出口(802)和树脂吸附出水口(906)连接有植物性有机菌肥生产系统(17)。
2.如权利要求1所述的一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征在于，所述硫酸钾浓缩液生产系统(16)依次包括有蒸氨装置(6)和浓缩器(7)。
3.如权利要求1所述的一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征在于，所述植物性菌肥生产系统(17)依次包括生物发酵塔(12)、圆盘造粒机(13)以及干燥器(14)。
4.如权利要求1所述的一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征在于，所述受液器(1006)与支管(908)之间连接有乙醇回收器(15)。
5.如权利要求2所述的一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征在于，所述蒸氨装置(6)连接有氨气回收器。
说明书
一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统
技术领域
本实用新型涉及一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，属于环境保护、废弃物资源化利用及有机肥生产技术领域。
背景技术
酒精生物废水是酒精厂以糖厂制糖副产品—糖蜜为原料生产酒精过程中产生的，在发酵生产酒精过程中产生的典型的高浓度有机废水，该类废水排放量大，含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物，如果不经处理直接排放，将会破坏环境生态平衡，导致严重污染。因此酒精生物废水已经成为国家重点严控污染源。
一般酒精生物废水的特性为：(1) 有机污染物浓度高。酒精生物废水的化学需氧量COD高达80000~170000mg/L，生化需氧量BOD高达40000~70000mg/L。(2) 含固溶物高。酒精生物废水的固溶物含量一般为10-17BX，固溶物中70%以上为有机质，其中有多醣、蛋白质、氨基酸、维生素等。剩余30%为灰分，含有氮、磷、钾、钙、镁等无机盐，特别是钾的含量可以高达0.51-1.315mg/L。(3) 废水呈酸性，pH值为3.5-4.5。(4) 废水色度高，大多呈棕黑色，其中所含色素为类黑色素、棕色素。基于酒精生物废水的以上特性，其处理难度较大，一般的处理方法为菌种发酵(如光合菌)后农灌法、生物化学法、厌氧—好氧法、厌氧发酵生产沼气法、氧化塘法、浓缩燃烧法等，以上治理方法存在如下缺点：一是治理很难达到国家允许的排放标准;二是治理设施建成后运行费用昂贵;三是治理后容易造成二次污染。四是治理投资回收较难。目前广西、广东、云南等地区的糖蜜酒精生产企业已投入了上亿元资金用于酒精生物废水的处理，但仍有很大一部分的企业无法实现废水的达标排放，给企业自身造成经济损失的同时，也造成了严重的环境污染。
基于传统处理设备存在上述缺陷，近年来研发出了关于酒精生物废水资源化利用的方法，主要是将酒精生物废水通过冷却、调节、浓缩干燥直接制成固体黄腐酸产品，该方法由于没有将酒精生物废水中大量的非黄腐酸不溶物及高含量的钾进行分离，而直接通过浓缩、喷雾干燥制成产品，致使产品含有大量杂质，有效成分黄腐酸的含量只能达到20%~35%，物料利用率较低，产品应用范围比较小;同时酒精生物废水中大量的钾资源没有得到有效利用，造成了钾资源浪费，也没有解决糖厂废渣的资源化利用问题。此外在若干糖厂已建成的生产黄腐酸及有机肥的浓缩、喷雾干燥等设备大都无法正常运行，普遍存在粘壁、碳化等现象，而且设备能耗高。
发明内容
针对于现有技术的不足，本生产系统通过改进可实现酒精生物废水中黄腐酸及钾的有效分离，并通过采取相应工艺生产出纯度95%以上的黄腐酸产品及钾浓缩液，同时本生产系统产生的废液、沉渣、滤渣也可与糖厂的废渣通过混合发酵、造粒、干燥制成植物性有机菌肥，从而彻底解决了糖厂废渣的处理问题，提高了产品品质，拓宽了产品应用范围。此外本生产系统中采用减压浓缩及喷雾冷冻干燥技术节约了能源，避免了运行过程中的粘壁、碳化等现象，提高了运行稳定性。
本实用新型的目的在于提供一种利用酒精生物废水生产高纯度植物性黄腐酸的生产系统，实现了糖厂酒精生物废水中黄腐酸及钾的分离提纯，且在回收过程中，同时可以生产硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥，实现糖厂废弃物的零排放及其资源化、无害化利用，给企业和社会带来巨大的环境效益和经济效益。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案的步骤如下：
一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，其特征是，依次连接有冷却塔、调节池、斜板沉淀池、袋式过滤器、沸石吸附装置、树脂吸附装置、减压浓缩器以及喷雾冷冻干燥塔，其中;
斜板沉淀池上分别设有沉淀进水口、沉淀出水口、沉淀物排出口、斜板，沉淀进水口与调节池的调节出水口接通;
过滤器上分别设有过滤进水口、过滤出水口、滤渣排出口，滤进水口与沉淀出水口接通;
沸石吸附装置上分别设有沸石吸附进水口、沸石吸附出水口、沸石洗脱液入口、沸石洗脱液排出口、沸石投加口、沸石层，沸石吸附进水口和沸石洗脱液入口设于沸石层上方，沸石吸附出水口和沸石洗脱液排出口设于沸石层下方，沸石层上方还设有沸石投加口，沸石吸附进水口与袋式过滤器过滤出水口接通;
树脂吸附装置上分别设有树脂吸附进水口、树脂吸附出水口、树脂洗脱液入口、树脂投加口、树脂反洗水入口、树脂洗脱液出口、树脂塔，树脂吸附进水口、树脂投加口以及树脂洗脱液入口设于树脂塔上方，树脂吸附出水口、树脂反洗水入口设于树脂塔下方，树脂吸附出水口通过支管与树脂投加口接通，树脂洗脱液出口开设在支管上;
减压浓缩器包括浓缩罐、冷凝器、气液分离器、受液器，浓缩罐上分别设有减压浓缩进水口和减压浓缩出水口，减压浓缩罐顶端连接有冷凝器，冷凝器另一端接通有气液分离器，受液器与气液分离器另一端接通，减压浓缩进水口与树脂洗脱液出口接通;
喷雾冷冻干燥塔包括干燥塔、空气加热器、旋风分离器，干燥塔顶部往内部延伸设有喷嘴，喷嘴开有干燥塔进水口，空气加热器与进水口连通，干燥塔底部接通有旋风分离器，旋风分离器末端上开有植物性黄腐酸出口，干燥塔进水口与减压浓缩出水口接通;
沸石洗脱液排出口连接有硫酸钾浓缩液生产系统;
沉淀物排出口和滤渣排出口与废渣粉碎机的入料口接通，废渣粉碎机的出口和树脂吸附出水口连接有植物性有机菌肥生产系统。
酒精厂产生较高温的酒精生物废水经冷却塔冷却处理后，将温度降至40℃以下，进入调节池调节废液量，之后进入斜板沉淀池进行沉淀，沉淀过后的废液进入袋式过滤器过滤处理，所得清液进入沸石吸附装置的沸石层进行吸附脱钾，得到脱钾完成液由沸石吸附出水口进入树脂吸附进水口，脱钾完成液经过树脂吸附装置利用大孔型吸附树脂进行吸附，将黄腐酸吸附到树脂上，吸附饱和的树脂经乙醇溶液由树脂洗脱液入口进入进行洗脱，树脂洗脱液出口排出的洗脱液进入减压浓缩器的进行减压浓缩，将洗脱液的锤度由15BX左右浓缩到75BX左右，之后进入喷雾冷冻干燥塔，将其制成纳米级的粉状，得到高纯度的植物性黄腐酸产品。
而且，在回收植物性黄腐酸产品过程中，通过硫酸钾浓缩液生产系统和植物性有机菌肥生产系统，同时能够将收集硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥，实现有效的废物利用和资源再生。
本实用新型还可以采用以下技术措施解决：
所述硫酸钾浓缩液生产系统依次包括有蒸氨装置和浓缩器;在制成植物性黄腐酸的过程中，吸附饱和的含钾离子的沸石层以硫酸铵溶液由沸石洗脱液入口进入为沸石层解吸液进行洗脱，得到含有硫酸钾和硫酸铵的富钾溶液由沸石洗脱液排出口排出，向富钾溶液中加入一定量的氢氧化钾溶液，之后进入蒸氨装置进行加热蒸氨，蒸氨后的流出液进一步经浓缩器7蒸发浓缩之后冷却到10-30℃以下得到硫酸钾浓缩液，硫酸钾可以用于农业钾肥、玻璃制造、香料、医药等行业;
所述植物性菌肥生产系统依次包括生物发酵塔、圆盘造粒机以及干燥器;在制成植物性黄腐酸的过程中，糖厂废渣与斜板沉淀池、过滤器产生的沉渣、滤渣分别经过沉淀物排出口和滤渣排出口进入废渣粉碎机粉碎后与树脂吸附装置吸附处理后由树脂吸附出水口排出的有机废液进入生物发酵塔进行混合搅拌发酵，混合温度设定在100℃左右，2小时后即可杀灭有害菌，之后加入2‰左右的专用发酵菌在60℃左右下进行发酵并持续搅拌，经12个小时左右的初次发酵之后，将有机肥料半成品堆放于储存槽进行二次堆肥熟化，期间定时翻堆通气混合数次，5天左右之后将发酵后的有机肥在圆盘造粒机中制成粒径4mm左右大小均匀的植物性有机肥，再经干燥器干燥后向植物性有机肥中加入1‰左右的生物专用功能菌，进一步制成高品质的植物性有机菌肥。
所述受液器与支管之间连接有乙醇回收器;减压浓缩过程中产生的乙醇经乙醇回用系统冷凝成液态后，可重新用于树脂吸附装置内的洗脱。
所述蒸氨装置连接有氨气回收器;回收得到氨水。
另外，由于黄腐酸是具有粘稠性、热敏性的物质，在浓缩干燥时易发生化学变化，影响产品的实际有效成分的含量，一般处理温度不宜高于70℃，且在喷雾干燥过程中易发生粘壁、碳化现象。针对于传统结构的不足，本结构中的浓缩工序采用减压浓缩器，干燥系统采用喷雾冷冻干燥塔，减压浓缩是利用水的沸点随气压的升高而升高，随气压的降低而减少的原理，利用真空泵将浓缩设备内部的气压降低，使水的沸点降低到40℃左右，采用减压浓缩，可减少能源消耗，缩短浓缩时间，且不会破坏热敏性物料的有效成分;而喷雾冷冻干燥塔将喷雾干燥和真空冷冻干燥有机地结合到一起，所需的干燥时间极短，极大地缩短了传统的真空冷冻干燥时间，且干燥后的物料为纳米级的粉状固体，经喷雾冷冻干燥的物质，原有的生化特征基本不变，且能够有效的避免其在生产过程中的粘壁、碳化现象。
本实用新型与现有技术相比有如下的有益效果：
(1)本实用新型一种利用酒精生物废水生产植物性黄腐酸和硫酸钾浓缩液和植物性有机菌肥的生产系统，本生产系统通过改进可实现酒精生物废水中黄腐酸及钾的有效分离，并通过采取相应工艺生产出纯度95%以上的黄腐酸产品及钾浓缩液，本生产系统中采用减压浓缩及喷雾冷冻干燥技术节约了能源，避免了运行过程中的粘壁、碳化等现象，提高了运行稳定性。
(2)本实用新型将酒精厂的酒精生物废水通过斜板沉淀、过滤、沸石吸附、树脂吸附、减压浓缩、喷雾冷冻干燥等装置进行黄腐酸的精制，可制成高纯度的植物性黄腐酸，同时将糖厂废弃物蔗渣、蔗髓、系统内产生的过滤滤渣及系统中树脂吸附装置流出的废液按照一定的比例通过混合发酵等工序制成植物性有机菌肥，从而彻底解决了糖厂废渣的处理问题。该类植物性有机菌肥通过加入的功能菌可促进植物对营养元素的吸收、预防病虫害，同时肥料中含有一定量的黄腐酸成分，肥效更高。
(3)此外，本生产系统通过采用沸石脱钾工序不仅提高了黄腐酸的纯度，还制成了硫酸钾浓缩液副产品，硫酸钾可以用于农业钾肥、玻璃制造、香料、医药等行业，实现了酒精生物废水中的钾资源的回收利用。
综上，通过酒精生物废水的资源化利用，可为企业解决了污染问题的同时也为企业带来了额外的经济效益;本实用新型结构工艺简单，产品成本低廉，而且产品种类多，应用范围广，具有较大的市场潜力。因此，该生产系统不仅实现了糖厂固体废弃物及酒精厂酒精废液的资源化利用，为企业解决了高浓度有机废水及废渣的处理问题，同时还可给企业带来可观的经济收入，具有较高的经济、环境效益。