CN105036351B - 一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氨基酸发酵废水处理领域，公开了一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂，其包括生物载体，菌类以及藻类。本发明复合生物制剂的生物载体比表面积大，生物附着好，而且各微生物配伍合理，提高了处理废水的能力。
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸发酵废水处理领域，具体涉及一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂。
背景技术
苏氨酸（Threonine，简写为Thr），学名2-氨基-3-羟基丁酸，属于脂肪族氨基酸，微甜，因结构与苏糖相似而得名，是构成人和动植物蛋白质的一种必需氨基酸，主要用于医药、化学试剂、营养强化剂，可以强化乳制品，具有恢复人体疲劳，促进生长发育的效果。近年来，随着经济的发展，市场对苏氨酸需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长迅速，大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。
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，产生大量母液，其含有菌体蛋白、氨基酸、维生素、核酸、多糖等其他营养物质。收集上述营养物质的废水仍然含有高浓度的工业COD、氨氮等污染物，处理成本较高，制约了苏氨酸行业的发展。虽然生产企业、科研机构及有关的大专院校都对治理进行了大量的研究。但是，目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高，多数厂家无法承受，不得不长期维持超标排放的现状。申请人先前的研究是将废水用作制备肥料，其适合具备肥料生产资质和能力的企业，但是对于其他氨基酸生产企业，并不能达到生产肥料的目的。
目前，研究较热的是生物制剂，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
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂。本发明是采用如下技术方案实现的：
一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂，其按照如下方法制备而得：
1）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-25份，聚乙二醇8-10份，腐植酸7-8份，蔗糖5-7份，高岭土3-4份，硫酸铵2-3份，甲壳素2-3份，硅胶粉1-2份；优选地，硅胶粉的粒径为200目；
2）将腐植酸用破碎机进行破碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的粉末；
3）将水，聚乙二醇，蔗糖，硫酸铵，甲壳素以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加步骤2）的粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量低于5％（重量份数），即得生物载体；
4）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藻液按照5：3：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；
5）将混合液体与生物载体按照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。
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：
本发明提供的载体，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；
本发明提供的载体生物载体提供的厌氧、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
一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂，其按照如下方法制备而得：
1）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20份，聚乙二醇8份，腐植酸7份，蔗糖5份，高岭土3份，硫酸铵2份，甲壳素2份，硅胶粉1份；
2）将腐植酸用破碎机进行破碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的粉末；
3）将水，聚乙二醇，蔗糖，硫酸铵，甲壳素以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加步骤2）的粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量低于5％（重量份数），即得生物载体；
4）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藻液按照5：3：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；
5）将混合液体与生物载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，晾至含水量为10％，即得。
实施例2
一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂，其按照如下方法制备而得：
1）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水25份，聚乙二醇10份，腐植酸8份，蔗糖7份，高岭土4份，硫酸铵3份，甲壳素3份，硅胶粉2份；其中，硅胶粉的粒径为200目；
2）将腐植酸用破碎机进行破碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的粉末；
3）将水，聚乙二醇，蔗糖，硫酸铵，甲壳素以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加步骤2）的粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量低于5％（重量份数），即得生物载体；
4）将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CGMCC NO： 2947(可参见CN101838621A)，嗜酸乳酸杆菌(Lactobacillus acidophilus) ATCC4356(可参见Appl.Environ. Microbiol.December 2008 vol. 74,no. 24 7824-7827)，鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii) 为ATCC 19606（可参见Infect Immun. 2012 Mar;80(3):1015-24）以及鞘氨醇单孢菌（Sphingomonas sp．） CGMCC NO.4589（可参见CN102168054A）分别培养至浓度为1×107个/ml的菌液，将斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）CGMCCNo.8015（可参见CN103484374A）培养至浓度为1×105个/ml的藻液，将枯草芽孢杆菌液，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藻液按照5：3：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；
5）将混合液体与生物载体按照1：2的质量比混合搅拌均匀，室温发酵36h，晾至含水量为10％，即得。
实施例3
本发明生物制剂的效果试验：
以去除发酵菌体、多糖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：使用硅藻土载体；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 | 1173 | 12.6 | 54.9 | 8.2 |
| NH3-N | 211 | 8.3 | 13.5 | 6.9 |
| 硫化物 | 37 | 5.4 | 3.5 | 2.8 |
| P2O5 | 8.1 | 1.3 | 2.2 | 0.7 |
结论：本发明生物载体为大空网状结构，比常规的硅藻土载体的比表面积大一倍以上，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水中的氨氮、硫化物以及磷类物质，完全达到排放标准。
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)
1.一种治理苏氨酸发酵废水的复合生物制剂，其特征在于，所述复合生物制剂按照如下方法制备而得：
1）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-25份，聚乙二醇8-10份，腐植酸7-8份，蔗糖5-7份，高岭土3-4份，硫酸铵2-3份，甲壳素2-3份，硅胶粉1-2份；所述硅胶粉的粒径为200目；
2）将腐植酸用破碎机进行破碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的粉末；
3）将水、聚乙二醇、蔗糖、硫酸铵、甲壳素以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加步骤2）的粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水份含量低于5％，即得生物载体；
4）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胞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、鞘氨醇单胞菌液以及斜生栅藻藻液按照5：3：2：1：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；
5）将混合液体与生物载体按照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。
2.根据权利要求1所述的复合生物制剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）为CGMCC NO.2947，所述嗜酸乳酸杆菌(Lactobacillus acidophilus)为ATCC4356，所述鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii) 为ATCC 19606，所述鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp．）为CGMCC NO.4589，所述斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为CGMCCNO.8015。
3.如权利要求1或2所述的复合生物制剂在处理发酵废水中的应用。
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