赖氨酸生产工艺及废水处理

116《科技与企业》杂志2011年9月（下）科技观察赖氨酸生产工艺及废水处理233010中粮生物化学（安徽）股份有限公司(安徽蚌埠)申振荡【摘要】本文讲述赖氨酸的种类、性质及生产工艺，重点介绍了赖氨酸生产过程中废水的产生、处理和利用，“废物”的回收利用在赖氨酸生产链上形成了多个闭合圆环，充分体现了循环经济的发展优势。【关键词】赖氨酸;废水;硫酸铵;循环经济赖氨酸是一种白色或近白色自由流动的结晶性粉末，人体新陈代谢必需氨基酸之一,能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。人体不能自身合成L-赖氨酸，必须从食物中吸取，人体只有补充了足够的L-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。工业生产的L-赖氨酸多为饲料级赖氨酸,白色或浅黄色颗粒,形式主要有L-赖氨酸盐酸盐和L-赖氨酸硫酸盐两种,常作食物和饲料的添加剂、医药。L-赖氨酸盐酸盐产品中赖氨酸含量为98.5%以上,是市场上的主流产品.L-赖氨酸硫酸盐中赖氨酸含量(以赖氨酸盐酸盐计)有60%、65%、70%等多个品种,它们是多数为L-赖氨酸盐酸盐生产过程中的副产品。赖氨酸的生产方法主要有发酵法和酶法。发酵法是以糖蜜、淀粉等为原料经微生物直接发酵而制得赖氨酸。酶法则是以某些化工产品（目前主要是环己烷）为原料经酶转化而制得赖氨酸，如条件合适，转化率几乎为100%，收率99%。酶法生产赖氨酸的工作国内只有北京营养源研究所做过，但生产成本较高，难以实现工业化转换。国外酶法生产赖氨酸的企业主要有日本的东丽、宝酒和法国的罗纳——普朗克等位数不多的几家公司，且生产规模多在年产1万吨以下。发酵法生产赖氨酸是国内外普遍采用的工艺[1]。赖氨酸生产的原料有糖蜜、玉米和其它淀粉质原料，国内90%以上的企业均采用玉米为原料生产赖氨酸饲料。以玉米为原料生产L-赖氨酸盐酸盐的工艺较为复杂，下面以年产4万吨赖氨酸盐酸盐工厂为例，简要介绍一下生产装置及工艺技术特点：1、生产装置简述年产4万吨赖氨酸盐酸盐装置配套设计包括：年加工玉米12万吨的预处理车间，动力车间、发酵车间、提取车间和废水处理车间。其中废水处理车间包括稀废水处理车间和浓废水处理车间。2、工艺技术特点以玉米为原料，运用双酶法制糖、膜过滤、ISEP等一系列先进的工艺技术和生产设备，生产高品质的赖氨酸产品和高附加值饲料产品。综合利用生产中产生的废水，实现生产过程废水零排放。3、关键生产工艺及其处理(1)玉米浸泡：目的是破环、消弱玉米粒各组分间的联系，分散胚乳细胞中蛋白质网，使淀粉和非淀粉部分分开。同时溶解出玉米粒中的可溶性物质，抑制玉米中微生物的有害活动，防止生产过程中物料腐败，降低玉米粒的机械强度便于分离。玉米和水按1∶3的比例由输送泵泵入浸泡罐，浸泡一般采用半连续流程。浸泡温度控制在48-52℃，浸泡的亚硫酸浓度控制在0.25-0.30%，浸泡时间48-72h。每天产生稀废水约200m
，稀玉米浆约170m
。稀废水输送至环保处理厂进行厌氧、耗氧处理，最后排到城市污水处理厂。玉米浆则进行浓缩、烘干处理，提高副产品收率。(2)膜滤：膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的。高压泵形成高压产生压力,通过不同孔径的膜管(0.1um、0.2um)将大分子颗粒截留下来,小分子颗粒透过膜以使溶液中物质进行分离。每天产生发酵液截留物约300m
，该物质主要用于生产赖氨酸高蛋白饲料或生产六五赖氨酸硫酸盐。稀废水产生于陶瓷膜的清洗过程，每天约400m
，该部分废水输送至稀废水环保处理车间进行处理。(3)离交：Isep离子交换系统，对膜滤液中的赖氨酸离子进行吸附，膜滤液中的赖氨酸离子被强酸性阳离子树脂吸附，同时与其他杂质分离，吸附分离下来的废水及杂质排出柱体。吸附饱和的柱体再进入洗脱回填区，通过回填洗脱液压出柱体内的废水和杂质来提高洗脱液纯度，洗脱回填后的柱体继续进入洗脱区，然后利用一定浓度的氨水消除酸性，将赖氨酸离子从树脂上洗脱下来，并使树脂得到了再生。再生柱进入再生区经过稀硫酸转型后在吸附区达到最佳的吸附能力，通过离子交换柱处在固定端不同的区域，从而使离子交换柱进行不同的反应过程。每天产生高氨氮废水约700m
，该部分废水输送至浓废水处理车间进行处理。(4)废水处理装置：稀废水处理装置，主要处理赖氨酸生产部过程中产生的稀废水，日处理能力达5000-6000m
。本装置以氨基酸生产区各分厂废水为原料，废水中含高氨氮的废水进行集中贮存,经过吹脱处理将水中游离氨氮释放出来,从而达到对废水氨氮的去除作用,再供给厌氧系统进一步处理。其它废水通过预处理去除来水中的固性物、漂浮物，达到均衡水质、调节PH值、水温，再通过厌氧发酵，厌氧反应器出水COD去除率应大于80
，每天产生沼气约4万立方（约折40吨标煤），沼气可供溴化锂制冷、锅炉和食堂等单位使用，多余气体进入燃烧器燃烧。厌氧处理后废水输送至耗氧系统进一步进行处理，最后废水经污泥压榨机过滤，压榨后污泥做肥料，压榨后废水输送至城市污水处理厂。浓废水处理装置，以ISEP废水为原料，运用浓缩、结晶、离心等一系列工艺技术和生产设备，生产硫酸铵产品。部分硫酸铵成品化料、精滤后供赖氨酸发酵使用，多余部分对外销售。[2]从玉米种植到工业生产，赖氨酸产品供应市场需求，废弃物加工成肥料回到农田。产品的生产流程构成了一个封闭的圆环。之外，各种废弃物的处理、回用、节约与产业链“融”起来，再叠加成一个个圆环,在生产上初步形成“循环经济”的发展模式。随着资源问题的逐渐显现，赖氨酸产品生产企业必须把企业发展与“循环经济”相融合，加大环保投入，改善管理，努力从源头上削减和控制污染，并对生产中产生的废物、废水和余热、余气等进行综合利用或循环使用，做到了将生产原料“吃干榨尽”，在发展循环经济中做出了突出贡献。参考文献[1]张克旭.氨基酸发酵工艺学[J].北京:中国轻工业出版社,1998-6-9.[2]唐受印,戴友芝.废水处理工程(第二版).[M].北京:化工出版社,2011-1.申振荡，性别：男，出生年月：1977年2月1日，籍贯：五河县职称：助理工程师，研究方向：工程技术.