CN107227288A - 一种氨基酸生产废水的再生利用方法 - Google Patents

一种氨基酸生产废水的再生利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理领域，公开了一种氨基酸生产废水的再生利用方法，其包括如下步骤：步骤1）调节酸解度，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）微生物驯化，步骤4）制备微生物培养基，步骤5）培养、过滤以及再生。本发明方法对废水中各类污染物的降解能力较好，同时使得微生物蛋白的产量大大提高，提高了工业附加值。

Description

一种氨基酸生产废水的再生利用方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种氨基酸生产废水的再生利用方法。
背景技术
目前，生物发酵企业在发酵生产各种氨基酸过程中，产生大量的废水，由于发酵氨基酸废水中具有COD、SS和NH3-N含量高及酸性强等特点，此外，废水中还含有大量的菌体蛋白、还原糖等，如果任意排放不仅造成严重的环境污染，而且浪费了宝贵资源。如果将废水进行处理，投资巨大，也不符合循环经济发展要求。将发酵生产氨基酸废水综合利用起来，对于生物发酵氨基酸企业可持续发展，具有重要的战略意义。
申请人先前的研究是将废水用作制备肥料，例如专利技术“利用氨基酸生产废液制备肥料的方法”，该技术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；而且为了满足企业产品多元化的需求，我们还需要研究赖氨酸发酵废水的其他用途。
中国专利技术“利用高含盐氨基酸废水发酵生产饲用汉逊德巴利酵母的方法”公开了一种回收利用氨基酸废水进行发酵生产菌体蛋白的方法，该方法利用废水制备了培养基，培养基组分为，高含盐氨基酸污水：125g/L-330g/L，碳源：30-100g/L，磷酸二氢钾（KH2PO4）：5-15g/L，酵母粉：0-10g/L，硫酸镁（MgSO4）：3-9g/L，碳酸钙（CaCO3）：0.75-2g/L，硫酸亚铁（FeSO4）：1.5-4g/L，培养基pH为3.5-7.5，该方法有效处理了废水，并且制备了菌体蛋白；但是该方法也存在一些缺陷：培养基原料成本较高、废水使用量有限等缺陷。为了降低企业成本，同时提高废液处理量，需要对上述工艺进行改进。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种氨基酸生产废水的再生利用方法。本发明利用废水进行微生物处理，在获得微生物蛋白的同时净化了水质，一举两得。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种氨基酸生产废水的再生利用方法，其包括如下步骤：步骤1）调节酸解度，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）微生物驯化，步骤4）制备微生物培养基，步骤5）培养、过滤以及再生。
进一步地，所述方法包括如下步骤：
步骤1）调节酸解度：首先将氨基酸生产废水排入到酸碱调节池中，调整废水pH为6.8；
步骤2）制备驯化培养基：取葡萄糖60g，糖蜜40g，酵母粉40g，MgSO4 10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 5g，MnSO4 1g，FeSO4 1g以及CaCO3 1g，添加到步骤1）所得废水中，调pH为6.8，定容至1L；
步骤3）微生物驯化：将小球藻按照10%的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h；然后将枯草芽孢杆菌种子液和地衣芽孢杆菌种子液混合，再按照6%的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h，得到驯化的微生物；
步骤4）制备微生物培养基：将稻草粉、花生壳粉以及豆粕投入到步骤1）所得废水中，300rpm搅拌60min，得到微生物培养基；
步骤5）培养、过滤以及再生：将步骤3）所得驯化的微生物按照10%的接种量转到微生物培养基中，控制在30℃，培养72小时，板框过滤收集菌体和藻体，过滤后的液体通过微滤系统、超滤系统和反渗透系统后，可再次循环使用。
进一步地，所述步骤3）中，枯草芽孢杆菌种子液和地衣芽孢杆菌种子液按照3-4:1的体积比混合。
进一步地，所述步骤4）中，稻草粉、花生壳粉、豆粕与步骤1）所得废水的比例为30-40g：10-20g：20-30g：1L。
进一步地，所述枯草芽孢杆菌为ATCC 6633；所述地衣芽孢杆菌ATCC 为14580；所述小球藻为CGMCC No：3037。
本发明研究的出发点以及取得的有益效果主要包括以下几个方面：
申请人在研究中发现，单独利用酵母、芽孢杆菌以及乳杆菌等单一菌株发酵原料生产菌体蛋白时，所产生的酶不能完全满足原料对酶的需求量，利用外加酶对原料进行协同发酵在一定程度上能够弥补单独利用微生物进行发酵的不足，但是该方法需要消耗大量的酶制剂，增加了企业负担；混合菌种发酵中，很难找到适合共生协同功能的菌种，而且菌种数目过多时容易造成杂菌污染，发酵工艺过程较难控制，因此一般菌种组合数目相对较少会减少污染的可能性。研究表明，芽孢杆菌的淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶活力较高，能降解原料中的纤维素、多糖、蛋白质，使之变成易于菌体利用的低分子糖类、肽类及氨基酸，故对原料的利用率高，粗蛋白含量也相对较高。
本发明采用枯草芽孢杆菌-地衣芽孢杆菌混合发酵，纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶较采用单一菌株发酵的酶活力大大提高，明显优于单一菌株发酵水平，说明两种菌株可以发挥协同作用，改善产酶水平，有助于提高废水中污染物和农业废弃物的降解；
本发明采用小球藻与菌株共生培养，可协同芽孢杆菌增殖，其作用主要为在光合作用下提供产生的氧气或代谢产物，以增加培养基中的含氧量或营养分成，促使有菌株的活性或繁殖率提高，从而产生较多的酶蛋白，提高废液利用效率；
本发明菌株和藻类首先经过驯化培养，能够更快速适应发酵废液，有效利用发酵废液中的养料，在获得菌体蛋白的同时净化了水质，减轻污水处理装置负荷，生态与经济效益显著。
附图说明
图1：枯草芽孢杆菌-地衣芽孢杆菌协同发酵产酶试验。
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。
本发明所述的菌种和藻类属于已知菌株，均可以从ATCC、CGMCC等商业途径购买得到。本发明的各菌种和藻类的斜面培养、摇瓶种子培养和扩大培养为本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。
实施例1
一种氨基酸生产废水的再生利用方法，其包括如下步骤：
步骤1）调节酸解度：首先将氨基酸生产废水排入到酸碱调节池中，调整废水pH为6.8；
步骤2）制备驯化培养基：取葡萄糖60g，糖蜜40g，酵母粉40g，MgSO4 10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 5g，MnSO4 1g，FeSO4 1g以及CaCO3 1g，添加到步骤1）所得废水中，调pH为6.8，定容至1L；
步骤3）微生物驯化：将小球藻（1×105个/ml）按照10%（体积比）接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h；然后将枯草芽孢杆菌种子液（1×108个/ml）和地衣芽孢杆菌种子液（1×108个/ml）按照3:1的体积比混合，再按照6%（体积比）的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h，得到驯化的微生物；所述枯草芽孢杆菌为ATCC 6633；所述地衣芽孢杆菌ATCC 为14580；所述小球藻为CGMCC No：3037；
步骤4）制备微生物培养基：将稻草粉、花生壳粉以及豆粕投入到步骤1）所得废水中，300rpm搅拌60min，得到微生物培养基；所述稻草粉、花生壳粉、豆粕与步骤1）所得废水的比例为30g：10g：20g：1L；
步骤5）培养、过滤以及再生：将步骤3）所得驯化的微生物按照10%（体积比）的接种量转到微生物培养基中，控制在30℃，培养72小时，板框过滤收集菌体和藻体，过滤后的液体通过微滤系统、超滤系统和反渗透系统后，由各车间循环再用。
实施例2
一种氨基酸生产废水的再生利用方法，其包括如下步骤：
步骤1）调节酸解度：首先将氨基酸生产废水排入到酸碱调节池中，调整废水pH为6.8；
步骤2）制备驯化培养基：取葡萄糖60g，糖蜜40g，酵母粉40g，MgSO4 10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 5g，MnSO4 1g，FeSO4 1g以及CaCO3 1g，添加到步骤1）所得废水中，调pH为6.8，定容至1L；
步骤3）微生物驯化：将小球藻（1×105个/ml）按照10%（体积比）接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h；然后将枯草芽孢杆菌种子液（1×108个/ml）和地衣芽孢杆菌种子液（1×108个/ml）按照4:1的体积比混合，再按照6%（体积比）的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h，得到驯化的微生物；所述枯草芽孢杆菌为ATCC 6633；所述地衣芽孢杆菌ATCC 为14580；所述小球藻为CGMCC No：3037；
步骤4）制备微生物培养基：将稻草粉、花生壳粉以及豆粕投入到步骤1）所得废水中，300rpm搅拌60min，得到微生物培养基；所述稻草粉、花生壳粉、豆粕与步骤1）所得废水的比例为40g：20g：30g：1L；
步骤5）培养、过滤以及再生：将步骤3）所得驯化的微生物按照10%（体积比）的接种量转到微生物培养基中，控制在30℃，培养72小时，板框过滤收集菌体和藻体，过滤后的液体通过微滤系统、超滤系统和反渗透系统后，得到的水可由各车间循环再用。
实施例3
本发明采用的氨基酸生产废水的主要组分含量为：糖类18g/L、脂肪类物质3g/L、粗蛋白15g/L、COD 1600mg/L、氨氮264mg/L以及SS 139mg/L。
以实施例1为例，收集菌体和藻体之后的水中各组分为：COD为23.4mg/L、氨氮为19.1mg/L以及SS 为8.6mg/L。
实施例4
各微生物种类之间协同效果检测：
1、枯草芽孢杆菌-地衣芽孢杆菌协同发酵产酶效果见图1，图1中，通过设定1:1,2:1,3:1,4:1,5:1以及枯草芽孢杆菌单一发酵共六个组别，通过图1可见，在3:1或者4:1时，产纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶的活力较高，优于其他比例组和单一发酵组；可见，本发明选择的枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌之间具备较好的协同作用，大大提高了纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶活力，有助于发酵废液中糖类、蛋白质、各类污染物以及农作物纤维素的降解。
2、小球藻与菌株共生培养对微生物产量以及废液中各污染物水平的影响。以实施例2为例，对照组为只采用菌株进行发酵处理，不添加小球藻，具体结果见表1：
表1
组别 微生物产量g/L 微生物中粗蛋白含量%（干重计） COD去除率% 氨氮去除率% SS去除率%
实施例2组 123.1 46.7 99.1 94.3 93.6
对照组 80.7 43.2 84.6 77.8 82.8
结论：本发明采用小球藻、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌共生培养，可协同促进芽孢杆菌增殖，可能是因为藻类在光合作用下提供产生的氧气或代谢产物，以增加培养基中的含氧量或营养分成，促使有菌株的活性或繁殖率提高，从而产生较多的酶蛋白，提高菌株对废水中各类污染物的降解能力，同时使得微生物蛋白的产量大大提高，提高了企业利润。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种氨基酸生产废水的再生利用方法，其包括如下步骤：步骤1）调节酸解度，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）微生物驯化，步骤4）制备微生物培养基，步骤5）培养、过滤以及再生。
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）调节酸解度：首先将氨基酸生产废水排入到酸碱调节池中，调整废水pH为6.8；
步骤2）制备驯化培养基：取葡萄糖60g，糖蜜40g，酵母粉40g，MgSO4 10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 5g，MnSO4 1g，FeSO4 1g以及CaCO3 1g，添加到步骤1）所得废水中，调pH为6.8，定容至1L；
步骤3）微生物驯化：将小球藻按照10%的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h；然后将枯草芽孢杆菌种子液和地衣芽孢杆菌种子液混合，再按照6%的接种量转到驯化培养基中，30℃培养12h，得到驯化的微生物；
步骤4）制备微生物培养基：将稻草粉、花生壳粉以及豆粕投入到步骤1）所得废水中，300rpm搅拌60min，得到微生物培养基；
步骤5）培养、过滤以及再生：将步骤3）所得驯化的微生物按照10%的接种量转到微生物培养基中，控制在30℃，培养72小时，板框过滤收集菌体和藻体，过滤后的液体通过微滤系统、超滤系统和反渗透系统后，可再次使用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中，枯草芽孢杆菌种子液和地衣芽孢杆菌种子液按照3-4:1的体积比混合。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4）中，稻草粉、花生壳粉、豆粕与步骤1）所得废水的比例为30-40g：10-20g：20-30g：1L。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌为ATCC 6633；所述地衣芽孢杆菌ATCC 为14580；所述小球藻为CGMCC No：3037。
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