CN110981082A - 苏氨酸发酵废水的净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物环保技术领域,公开了苏氨酸发酵废水的净化工艺,其包括如下步骤:苏氨酸发酵废水首先经过机械栅栏过滤出大颗粒漂浮物,然后进入沉淀池进行自然沉降,并且调整pH为6‑7之间,再进入生物反应池,添加生物制剂,处理24‑72h,最后经过过滤网过滤,过滤网孔径为1mm,排出。本发明净化工艺中使用了生物制剂,对苏氨酸发酵废水进行处理后,通过过滤排出液体,生物制剂继续保留在处理池净化废水,简化了操作程序,降低了企业成本。
Description
技术领域
本发明属于生物环保技术领域,具体涉及苏氨酸发酵废水的净化工艺。
背景技术
苏氨酸发酵废水的环保处理是苏氨酸生产企业面临的技术难度,各大企业和研究院所均对废水的环保处理进行了长足的研究。申请人之前的授权专利技术“CN105948400B”公开了一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺,所述方法使用物理方法和生物制剂处理方法相结合进行处理,该生物制剂包括下列体积比的原料:节杆菌6-7份、假单胞菌5-7份、红球菌5-7份、解淀粉芽孢杆菌4-5份、溶纸梭菌4-5份、斜生栅藻3-4份;其含有多种对难降解污染物有优良降解能力的微生物,各菌种之间合理配伍,有良好的降解效果,其有广阔的应用前景。申请人之前的授权专利技术“CN105036351B”公开了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。该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。但是,上述生物制剂均含有的较多类型的微生物,培养流程繁琐,一旦一种微生物出现污染等问题就会造成整个生物制剂制备流程停滞,也会增加企业的负担。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供了苏氨酸发酵废水的净化工艺,该净化工艺使用了生物制剂,其包括两种微生物,通过不同机制来处理污染物,配合高吸附性能载体,能够快速去除污染物,而且生物制剂可以进行多次重复使用,继续对废水进行处理,大大节省了成本。
为了实现本发明目的,采用如下技术方案。
苏氨酸发酵废水的净化工艺,其包括如下步骤:
苏氨酸发酵废水首先经过机械栅栏过滤出大颗粒漂浮物;然后进入沉淀池进行自然沉降,并且调整pH为6-7之间,再进入生物反应池,添加生物制剂,处理24-72h,最后经过过滤网过滤,过滤网孔径为1mm,排出。
优选地,按照10-100g:1m3的比例添加生物制剂。
进一步地,所述生物制剂按照如下步骤制备而得:
步骤1)对有机膨润土进行改性,步骤2)对产气荚膜梭菌进行驯化,步骤3)对产朊假丝酵母进行驯化,步骤4)制备生物制剂。
进一步地,所述生物制剂按照如下步骤制备而得:
步骤1)对有机膨润土进行改性:将有机膨润土添加到盐酸溶液中,搅拌均匀,加热至50-60℃,保温30-60min,然后添加稻壳粉和尿素,搅拌均匀,再进入到湿法造粒机中进行造粒,得到粒径为2-4mm的颗粒,然后置于550-600℃焙烧1h,取出,冷却至室温,即得改性有机膨润土;
步骤2)对产气荚膜梭菌进行驯化:将产朊假丝酵母种子液按照10%的接种量接种到驯化培养基中,30℃,驯化培养12h,得到产朊假丝酵母驯化液;
步骤3)对产朊假丝酵母进行驯化:将产气荚膜梭菌种子液按照10%的接种量接种到驯化培养基中,33℃,驯化培养12h,得到产气荚膜梭菌驯化液;
步骤4)制备生物制剂:将产气荚膜梭菌驯化液和改性有机膨润土混合,置于厌氧条件下培养6h,然后添加产朊假丝酵母驯化液,继续培养6h,20℃烘干至水分含量为15-20%,最后4℃保藏,即得。
优选地,所述盐酸溶液的浓度为0.5-1M。
优选地,所述有机膨润土按照1g:1-2ml的比例添加盐酸溶液中。
优选地,所述稻壳粉占有机膨润土20-40%质量份。
优选地,所述尿素占有机膨润土3-8%质量份。
优选地,所述步骤2)中使用的驯化培养基组成为:YPD培养基和发酵废水的体积比为1:1。
优选地,所述步骤3)中使用的驯化培养基组成为:FTG液体培养基和发酵废水的体积比为1:1。
优选地,所述步骤4)中,产气荚膜梭菌驯化液、产朊假丝酵母驯化液以及改性有机膨润土的比例为1ml:1ml:1-3g。
与现有技术相比较,本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几点:
本发明净化工艺中使用了生物制剂,对苏氨酸发酵废水进行处理后,通过过滤排出液体,生物制剂继续保留在处理池内,可以进行多次重复使用,继续对废水进行处理,大大节省了成本。
本发明生物制剂包括改性有机膨润土、产气荚膜梭菌驯化液以及产朊假丝酵母驯化液。有机膨润土原料呈不规则状,虽然存在大量的空隙,但排列杂乱无章,没有较大的比表面积,吸附性能并不是很理想,为了使有机膨润土具有尽可能多的开放、连通的孔隙、粗糙的表面等性能,将有机膨润土首先进行活化,部分羟基脱除,形成断键,使得活性增强,然后加入一定量的添加剂稻壳粉和尿素后进行焙烧,其晶体结构和晶体形态发生改变,变得排列有序,成一团团的絮状,表面变得疏松粗糙,形成更多的孔状结构,孔隙分布较均匀,改善了其比表面积,具有更好的污染物吸附性能,而且有利于菌株的附着;
产气荚膜梭菌是一类厌氧菌,缺乏完整的代谢酶体系,其能量代谢以无氧发酵的方式进行,而废水中氧气含量较低,而且将该菌株包裹在载体内部,无法接触到氧气,有利于菌株的增殖和厌氧生化反应;产朊假丝酵母是兼性厌氧菌,包含两条代谢途径,能够在氧气充足和氧气缺乏的条件繁殖和生化反应;鉴于产朊假丝酵母的性质,将其包覆在改性有机膨润土表面,可以在有氧和无氧条件下均可以进行发酵处理污染物,而改性有机膨润土内部的产气荚膜梭菌在无氧条件下对污染物进行降解;两种菌株根据对氧的不同需求,附着在改性有机膨润土不同的部位,可以协同共生,通过不同机制来处理污染物。
附图说明
图1:不同菌株组合方式对COD的去除率的影响;
图2:不同菌株组合方式对氨氮的去除率的影响;
图3:不同菌株组合方式对SS的去除率的影响。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
用于修复苏氨酸发酵废水的生物制剂,其按照如下步骤制备而得:
1)将有机膨润土按照1g:2ml的比例添加到浓度为0.5M的盐酸中,搅拌均匀,加热至55℃,保温30min,然后添加占有机膨润土30%质量份的稻壳粉和5%质量份的尿素,搅拌均匀,再进入到湿法造粒机中进行造粒,得到粒径为2mm的颗粒,然后置于550℃焙烧1h,取出,冷却至室温,即得改性有机膨润土;
2)将产气荚膜梭菌驯化液和改性有机膨润土混合,置于厌氧条件下培养6h,然后添加产朊假丝酵母驯化液,继续培养6h,再20℃烘干至水分含量为15%,最后4℃保藏,即得;所述产气荚膜梭菌驯化液、产朊假丝酵母驯化液以及改性有机膨润土的比例为1ml:1ml:2g。
产朊假丝酵母驯化液的制备方法为:挑取产朊假丝酵母(ATCC22023)单菌落接种到YPD培养基中,30℃,200rpm培养12h,转接于1L的YPD培养基中,30℃,200rpm继续培养24h,然后以5%的接种量接种于10L的YPD培养基中,培养至浓度为1×109cfu/ml,得到产朊假丝酵母种子液;将种子液按照10%的接种量接种到驯化培养基(YPD培养基和发酵废水的体积比为1:1)中,30℃,驯化培养12h,得到产朊假丝酵母驯化液;
产气荚膜梭菌驯化液的制备方法为:将产气荚膜梭菌(ATCC 13124)接种到FTG液体培养基中,然后置33℃厌氧培养箱(氮气87%,二氧化碳7%,氢气6%)中,厌氧条件下培养,培养至浓度为1×108cfu/ml,得到产气荚膜梭菌种子液;按照10%的接种量接种到驯化培养基(FTG液体培养基和发酵废水的体积比为1:1)中,33℃,驯化培养12h,得到产气荚膜梭菌驯化液。
实施例2
用于修复苏氨酸发酵废水的生物制剂,其按照如下步骤制备而得:
1)将有机膨润土按照2g:3ml的比例添加到浓度为1M的盐酸中,搅拌均匀,加热至60℃,保温30min,然后添加占有机膨润土35%质量份的稻壳粉和6%质量份的尿素,搅拌均匀,再进入到湿法造粒机中进行造粒,得到粒径为3mm的颗粒,然后置于600℃焙烧1h,取出,冷却至室温,即得;
2)将产气荚膜梭菌驯化液和改性有机膨润土混合,置于厌氧条件下培养6h,然后添加产朊假丝酵母驯化液,继续培养6h,再25℃烘干至水分含量为15%,最后4℃保藏,即得;所述产气荚膜梭菌驯化液、产朊假丝酵母驯化液以及改性有机膨润土的比例为1ml:1ml:3g。
实施例3
苏氨酸发酵废水的净化工艺,其使用了上述生物制剂,具体包括如下步骤:
苏氨酸发酵废水是微生物发酵技术制备苏氨酸过程中产生的废水,例如的产生方式为:利用高速碟片分离机将苏氨酸发酵液中的菌体蛋白分离,收集苏氨酸料液;将苏氨酸料液经过膜过滤、浓缩、等电沉降来提取苏氨酸,产生的废水即为苏氨酸发酵废水;
苏氨酸发酵废水首先经过机械栅栏过滤出大颗粒漂浮物;然后进入沉淀池进行自然沉降,并且调整pH为6-7之间,最后进入生物反应池,按照100g:1m3的比例添加生物制剂,处理48h,经过过滤网过滤,过滤网孔径为1mm,排出。
实施例4
1、不同菌株组合对主要污染物的影响。
组1:仅采用产朊假丝酵母;
组2:产气荚膜梭菌+产朊假丝酵母;
组3:产气荚膜梭菌+沼泽生红冬孢酵母;
组4:产气荚膜梭菌+安琪酵母。
经过沉淀池沉淀处理的废水各主要污染物的指标为:COD为3689mg/L,氨氮为475mg/L,SS为389mg/L,监测经过过滤网过滤后的出水指标,计算COD、氨氮以及SS三种主要污染物的去除率。
如图1-3所示,通过不同的菌株组合方式发现,产气荚膜梭菌+产朊假丝酵母的组合方式对COD和氨氮的去除效果最好,48h能达到98%以上,效果较好,而对SS的去除率为95.5%,继续增加处理时间,对污染物的去除效果影响不大;而仅采用产朊假丝酵母,处理时间延长,在60h接近最大值,可能原因是,产产朊假丝酵母无法对污染物进行有效快速处理,导致载体饱和,无法对污染物进行更多地吸附;采用产气荚膜梭菌+沼泽生红冬孢酵母和产气荚膜梭菌+安琪酵母的组合方式,污染物的去除峰值和产气荚膜梭菌+产朊假丝酵母类似,均为48h左右,SS的去除率和产气荚膜梭菌+产朊假丝酵母组合接近,但是COD和氨氮的去除效果仅能够达到90%左右,低于产气荚膜梭菌+产朊假丝酵母组合。可见,不同的酵母类型和产气荚膜梭菌进行配合时,对主要污染物的去除效果存在较大差异。
2、有机膨润土改性方式对性能的影响。
方式1:未改性有机膨润土;
方式2:未酸化处理,其余同实施例1;
方式3:不添加稻壳粉,其余同实施例1;
方式4:本发明实施例1。
四种方式的有机膨润土的密度和比表面积指标见表1。
表1
密度g/cm³ | 比表面积m<sup>2</sup>/g | |
方式1 | 1.71 | 23.5 |
方式2 | 1.03 | 64.1 |
方式3 | 1.29 | 56.9 |
方式4 | 1.05 | 97.2 |
结论:本发明通过改性处理使得有机膨润土表面变得疏松粗糙,形成更多的孔状结构,孔隙分布较均匀,改善了其比表面积,具有更好的污染物吸附性能,有利于菌株的附着,而且悬浮分散在液体中,能够提高污染物的吸附范围。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例公开如上,然而,并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰,成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.苏氨酸发酵废水的净化工艺,其包括如下步骤:
苏氨酸发酵废水首先经过机械栅栏过滤出大颗粒漂浮物,然后进入沉淀池进行自然沉降,并且调整pH为6-7之间,再进入生物反应池,添加生物制剂,处理24-72h,最后经过过滤网过滤,过滤网孔径为1mm,排出。
2.根据权利要求1所述的净化工艺,其特征在于,按照10-100g:1m3的比例添加生物制剂。
3.根据权利要求1所述的净化工艺,其特征在于,所述生物制剂按照如下步骤制备而得:
步骤1)对有机膨润土进行改性,步骤2)对产气荚膜梭菌进行驯化,步骤3)对产朊假丝酵母进行驯化,步骤4)制备生物制剂。
4.根据权利要求3所述的净化工艺,其特征在于,其特征在于,所述生物制剂按照如下步骤制备而得:
步骤1)对有机膨润土进行改性:将有机膨润土添加到盐酸溶液中,搅拌均匀,加热至50-60℃,保温30-60min,然后添加稻壳粉和尿素,搅拌均匀,再进入到湿法造粒机中进行造粒,得到粒径为2-4mm的颗粒,然后置于550-600℃焙烧1h,取出,冷却至室温,即得改性有机膨润土;
步骤2)对产气荚膜梭菌进行驯化:将产朊假丝酵母种子液按照10%的接种量接种到驯化培养基中,30℃,驯化培养12h,得到产朊假丝酵母驯化液;
步骤3)对产朊假丝酵母进行驯化:将产气荚膜梭菌种子液按照10%的接种量接种到驯化培养基中,33℃,驯化培养12h,得到产气荚膜梭菌驯化液;
步骤4)制备生物制剂:将产气荚膜梭菌驯化液和改性有机膨润土混合,置于厌氧条件下培养6h,然后添加产朊假丝酵母驯化液,继续培养6h,20℃烘干至水分含量为15-20%,最后4℃保藏,即得。
5.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述盐酸溶液的浓度为0.5-1M。
6.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述有机膨润土按照1g:1-2ml的比例添加盐酸溶液中。
7.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述稻壳粉占有机膨润土的20-40%质量份,所述尿素占有机膨润土的3-8%质量份。
8.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述步骤2)中使用的驯化培养基组成为:YPD培养基和发酵废水的体积比为1:1。
9.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述步骤3)中使用的驯化培养基组成为:FTG液体培养基和发酵废水的体积比为1:1。
10.根据权利要求4所述的净化工艺,其特征在于,所述步骤4)中,产气荚膜梭菌驯化液、产朊假丝酵母驯化液以及改性有机膨润土的比例为1ml:1ml:1-3g。
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GR01 | Patent grant | ||
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