CN104961243A - 一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，公开了一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备载体，步骤2）制备生物制剂，步骤3）生物处理。本发明生物技术处理发酵废水的方法简单可行，处理效果好，成本低廉，适合推广使用。

Description

一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法

技术领域

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，具体涉及一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法。

背景技术

苏氨酸，简称Thr，化学式是C4H9NO3，是一种必需的氨基酸，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，苏氨酸逐渐成为影响畜禽生长的主要限制性因素。苏氨酸主要用做饲料添加剂，其生产步骤为浓缩、结晶、提取菌体蛋白，而其过程中产生的发酵废水处理难度较大，成本较高，难以获得性价比较高的副产品。

目前，苏氨酸的生产方法主要有发酵法、蛋白质水解法和化学合成法三种，其中微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法。发酵法生产苏氨酸需经过发酵、膜过滤、浓缩结晶、离心分离、干燥、筛分、包装等工艺操作，产生大量有机废水，其含有菌体蛋白，它是一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质，对干燥后菌体蛋白的化学成分进行分析发现苏氨酸废弃菌体中蛋白质的含量高达80％以上，高于目前蛋白酶解物常用的原料豆粕、酵母等。去除菌体蛋白后的发酵废水含量较高浓度的工业COD以及氨氮成分，比较难以处理。中国专利CN104222704A以及CN104261947A分别用发酵废水制备了饲料以及肥料等，上述方法设计独特，适合具备肥料或饲料生产资质和能力的企业。

目前，研究较热的是生物技术处理发酵废水，其具备成本低廉，不会造成二次污染等优点，但是存在微生物配伍不合理，处理效率低下，以及微生物载体存在内部传质差，不易透光，比表面积小，使用寿命短等缺陷；生物制剂需要投放的次数多，增加了成本，而且投放量大，产生的污泥量大，不容易处理。

发明内容

本发明的目的是针对传统工艺的不足，提供了一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，其投入量少，处理效果佳，使用寿命长，成本低廉，减轻了企业负担带来了巨大的经济效益和环保效益。为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，包括如下步骤：

步骤1）制备载体，步骤2）制备生物制剂，步骤3）生物处理。

具体地，包括如下步骤：

步骤1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-22份，聚乙烯醇10-12份，腐植酸7-8份，淀粉醚5-6份，蔗糖3-5份，高岭土3-4份，硫酸铵3-4份，甲壳素2-3份，秸秆2-3份，硅胶粉1-2份；优选地，硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，蔗糖，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％（重量份数），即得载体；

步骤2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照3：2：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤1）制备的载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％（重量份数），即得。

步骤3）生物处理：

往苏氨酸发酵废水中添加氨水，调整废水的pH为7-7.5，然后按照5g生物制剂：1立方米废水的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

本发明所述菌种和藻类均可以从保藏中心等商业途径购买得到。

本发明所述的菌种和藻类均可通过常规的培养方法得到所需浓度的菌液或藻液，此并非本发明的创新点，限于篇幅，并不一一赘述。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明处理发酵废水的方法简单可行，成本低廉，处理效果好；

本发明提供的载体，采用不同粒径的原料，不仅能够扩大载体的比表面积，而且具有抗拉强度大、分布均匀、比表面积大，使用寿命长等特点；

本发明提供的载体能够大大提高微生物的附着量，增加整体附着的生物膜量，反应槽中的微生物浓度得以提高，并且能够减少污泥产生量；

本发明提供的载体提供的厌氧、缺氧和好氧的多样环境的存在可以促进硝化反硝化效果，同时促进污泥的减量化，有利于废水中氨氮等污染物的去除；

本发明的生物制剂将各种能形成优势菌群的菌种和藻类，配制成高效生物制剂，各微生物之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，生物量大，繁殖快。

本发明生物制剂适于发酵废水液处理，便于运输及保存，使用时更容易激活，运行成本低廉。

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，对本申请的技术方案进行清楚、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

一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，包括如下步骤：步骤1）制备载体，步骤2）制备生物制剂，步骤3）生物处理。

具体地，包括如下步骤：

步骤1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20份，聚乙烯醇10份，腐植酸7份，淀粉醚5份，蔗糖3份，高岭土3份，硫酸铵3份，甲壳素2份，玉米秸秆2份，硅胶粉1份；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将玉米秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，蔗糖，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％（重量份数），即得载体；

步骤2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照3：2：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤1）制备的载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％（重量份数），即得。

步骤3）生物处理：

往苏氨酸发酵废水中添加氨水，调整废水的pH为7.5，然后按照5g生物制剂：1立方米废水的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

实施例2

一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，包括如下步骤：

步骤1）制备载体，步骤2）制备生物制剂，步骤3）生物处理。

具体地，包括如下步骤：

步骤1）制备载体

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水22份，聚乙烯醇12份，腐植酸8份，淀粉醚6份，蔗糖5份，高岭土4份，硫酸铵4份，甲壳素3份，秸秆3份，硅胶粉2份；其中，硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，蔗糖，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％（重量份数），即得载体；

步骤2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照3：2：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤1）制备的载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％（重量份数），即得；

其中，枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）CGMCC NO： 2947(可参见CN101838621A)，嗜酸乳酸杆菌为(Lactobacillus acidophilus) ATCC4356(可参见Appl. Environ. Microbiol.December 2008 vol. 74,no. 24 7824-7827)，鲍曼不动杆菌为(Acinetobacter baumanii) 为ATCC 19606（可参见Infect Immun. 2012 Mar;80(3):1015-24），鞘氨醇单孢菌为（Sphingomonas sp．） CGMCC NO.4589（可参见CN102168054A），斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015（可参见CN103484374A）。

步骤3）生物处理：

往苏氨酸发酵废水中添加氨水，调整废水的pH为7，然后按照5g生物制剂：1立方米废水的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

实施例3

本发明生物制剂的效果试验：

以去除发酵菌体、蛋白以及多糖等物质的发酵废水为处理样品进行试验。

对照组1：使用锯末载体；微生物类型和试验组相同；处理方式：连续投加三天后，每天5g/立方米，再静置六天，检测处理结果见表1。

对照组2：载体与实施例2相同，不同之处是，仅添加四种菌，但不添加斜生栅藻；处理方式：第一天投加5g/立方米，再静置六天，检测处理结果见表1。

试验组：本发明实施例2制备的生物制剂；处理方式：投加一天后，5g/立方米，再静置六天，检测处理结果见表1。

                   表1

	处理前（mg/L）	处理后（对照组1）（mg/L）	处理后（对照组2）（mg/L）	处理后（试验组）（mg/L）
					COD	1397	12.1	43.4	4.6
NH3-N	179	9.2	14.1	5.0
					硫化物	33	5.4	3.9	2.7
P2O5	9.7	1.6	2.8	0.5

结论：本发明制备的载体为大空网状结构，微生物附着效果好，而且投入次数和重量均减少，使用寿命长，无需多次投放，节约了成本，降低了污泥的产生量。本发明生物制剂中菌类和藻类合理配伍，能够有效地去除发酵废液中的氨氮、硫化物以及磷类物质，完全达到排放标准。本发明生物技术处理废水简单可行，效果好，成本低廉。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种利用生化技术处理苏氨酸发酵废水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1）制备载体，步骤2）制备生物制剂，步骤3）生物处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-22份，聚乙烯醇10-12份，腐植酸7-8份，淀粉醚5-6份，蔗糖3-5份，高岭土3-4份，硫酸铵3-4份，甲壳素2-3份，秸秆2-3份，硅胶粉1-2份；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，蔗糖，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％，即得载体；

步骤2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照3：2：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤1）制备的载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％，即得；

步骤3）生物处理：

往苏氨酸发酵废水中添加氨水，调整废水的pH为7-7.5，然后按照5g生物制剂：1立方米废水的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选地，所述硅胶粉的粒径为200目；所述秸秆为玉米秸秆。