CN1916155B - 一种利用发酵废水制备发酵培养基及生产生物农药的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发酵废水处理技术领域，具体涉及一种利用发酵废水制备发酵培养基及生产生物农药的方法，分别利用沼液、酒精废水、味精废水制备发酵培养基，以灰色链霉菌或乳黄色细菌为菌种，在28℃恒温、100～150rpm转速及通气的条件下发酵7～10天，过滤、浓缩、提纯制得生物农药；利用发酵废水制备发酵培养基，继而发酵生产生物农药，将发酵废水处理和废水中有利资源的应用有效结合，发酵废水处理率高，处理成本低；并且，发酵生产生物农药，具有工艺简单、成本低、产量高、培养基污染几率小等优点，制得的生物农药抑菌效果好。
Description
技术领域
本发明属于微生物废水处理技术领域，具体为利用发酵废水制备发酵培养基及生产生物农药的方法。
背景技术
目前我国工农业发酵废水如沼液、啤酒废水、味精废水等大部分没有得到恰当的利用，不仅浪费资源，而且污染环境。比如沼液，由于其营养成分含量低，用作农作物肥料时往往用量大，效果差，因而农民多不愿意利用沼液做肥料而随处排放，成为农村环境污染的重要污染源之一，如果按污水进行处理，成本高，且难以处理。然而，沼液还是含有很高的营养成分，在1kg沼液中，含有全氮0.81g，全磷0.04g，全钾2.53g，速效氮0.26g，速效磷0.04g，速效钾0.47g，还含有多种微量元素、氨基酸、激素和维生素等营养成分。如果利用得当，可以变废为宝。
啤酒废水由于含有较高浓度的蛋白质、脂肪、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还会促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质。我国现在每年排放的啤酒废水已达1.5亿吨，如果弃之不用不仅恶化环境，还会造成资源的巨大浪费，降低了啤酒生产的原料利用率。近年来，随着国家对环境治理的重视，要求生产厂家对排放废水进行化学处理，但其设备投资及处理成本非常高，企业不堪重负。因此，如何既有效的处理啤酒废水又充分利用其中的营养成分资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。
而味精废液在我国每年排放量也达到1100万吨，废水中CODcr含量高达4～8万mg/L，BODs高达2～3万mg/L，SS为1～2万mg/L，菌体1.0％～1.5％，总氮约1.0％，是高浓度酸性有机废水。味精厂废水有机物含量较高，含有大量氨态氮，硫酸根等，且pH偏低，约3.0～3.4。目前在世界上还没有完善的治理技术，在我国大多直接排放江河，造成极其严重的环境污染，还浪费了宝贵的资源。采用酵母发酵法处理味精废水生产饲料蛋白，可变废为宝，但投资大、成本高，处理后仍然达不到要求。国外也有利用浓缩-等电点提取工艺对味精废水进行蒸发浓缩处理，由于蒸发浓缩过程耗能大，此方法不适合我国国情。
而2l世纪对农作物所用制剂的要求是效果好、用量少、价廉、安全无毒无害、功能多、用途广、不引起害物产生抗性并诱导作物增强对逆境和有害生物的抵抗力、能改善植株和土壤的微生态系统的绿色产品，以沼液、啤酒废水、味精废水为主要原料的微生物发酵培养基发酵生产的微生物蛋白及其制剂无疑是符合这一要求的新型生物农药，并且为现行的微生物农药发酵生产找到替代途径，提高了效率和效益。同时为沼气、啤酒、味精等发酵后残留的废液找到了很好的解决出路，达到废物高效、循环利用，有利于工农业的可持续发展，对产生发酵废水的厂家来说不仅完全彻底的治理了发酵废水污染的问题，同时也取得了显著的经济效益。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种利用发酵废水制备发酵培养基及生产生物农药的方法，在对发酵废水进行处理的同时，又充分利用其中的有利资源。
一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用沼液为基料，按沼液与水体积比为l∶3～6进行稀释，调节pH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.0％～3.0％(g/ml)、尿素1.0％～1.5％(g/ml)、K2HPO4 0.05％～0.1％(g/ml)，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用啤酒废水为基料，按啤酒废水与水体积比为l∶4.5～5.5进行稀释，调节pH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.0％～2.0％(g/ml)、尿素1.0％～2.0％(g/ml)、K2HPO4 0.05％～0.1％(g/ml)，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用味精废水为基料，按味精废水与水体积比为l∶4～6进行稀释，调节pH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.5％～2.0％(g/ml)、淀粉2.0％～3.0％(g/ml)、K2HPO4 0.05％～0.1％(g/ml)，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
所述的一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于所述的无机盐为CaCO3、MgSO4、KCl，添加量为0.1％～0.15％(g/ml)；所述的微量元素为维生素C、ZnSO4、，FeCl3，添加量为0.03％～0.05％(g/ml)。
所述的一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用HCl或H2SO4、NaOH或Ca(OH)2进行pH值调节。
所述的发酵培养基生产生物农药的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)菌种培养液制备：以沼液为基料，按基料与水体积比为1∶3～5进行稀释，调节pH值至6.9～7.1，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.5％～2.0％(g/ml)、K2HPO4 0.03％～0.05％(g/ml)，在在121℃高温、高压下灭菌30min，冷却；
(2)种子培养：在步骤(1)得到的培养液中接种经PDA培养得到的灰色链霉菌(Streptomyces griseus)，置100～120rpm、27～30℃恒温摇床振荡培养3～5天，做为一级种子菌；
(3)种子扩大培养：按步骤(2)，将得到的一级种子菌按一级种子菌∶菌种培养液＝1∶10的比例进行扩大培养，作为二级或大规模培养的接种菌种；
(4)发酵培养：按容器容积的35％～45％装罐所述的发酵培养基、灭菌，接种步骤(3)中得到的菌种，在28℃恒温、120～150rpm转速及通气的条件下振荡发酵培养7～10天；
(5)将步骤(4)得到的发酵液经常规工艺过滤、浓缩、提纯。
所述的生产生物农药的方法，其特征在于步骤(1)中的菌种培养液采用马铃薯、蔗糖或葡萄糖(PD)液体培养基。
所述的生产生物农药的方法，其特征在于步骤(2)采用能够产生抑制多种作物病原真菌代谢物的乳黄色细菌。
所述的生产生物农药的方法，其特征在于步骤(1)中采用HCl或H2SO4、NaOH或Ca(OH)2进行pH值调节。
本发明利用发酵废水制备发酵培养基，继而发酵生产生物农药，将发酵废水处理和废水中有利资源的应用有效结合，发酵废水处理率高，处理成本低。并且，发酵生产生物农药，具有工艺简单、成本低、产量高、培养基污染几率小等优点，制得的生物农药抑菌效果好。
具体实施方式
实施例1-3
所用的种子培养基的配制：沼液200ml、水800ml、葡萄糖18g、K2HPO40.4g，灭菌前调节pH值至7.0。
所用的发酵培养基配制：沼液2.4L、水9.6L、葡萄糖(蔗糖)240g、尿素140g、K2HPO4 9.5.0g，CaCO3 5.0g、MgSO4 4.5g、KCl 3.5g等无机盐、维生素C2.0g、ZnSO4 1.0g、FeCl3 1.0g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1。
种子培养：将灰色链霉菌(Streptomyces griseus)、水稻白叶枯病菌(Xanthomonas campestris pv.oryzae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等乳黄色细菌分别接种到种子培养基中，置100rpm、28℃恒温摇床振荡培养4天，做为 一级种子菌，同理，将一级种子菌按“一级种子菌∶菌种培养液＝1∶10”的比例进行扩大培养，作为二级或大规模培养的接种菌种。
发酵培养：将上述发酵培养基装罐到30L的发酵罐中、灭菌、接种、在28℃恒温、100～150rpm转速及通气的条件下发酵7～10天，过滤、浓缩、提纯制得所述的生物农药。
实施例4-6
所用发酵培养基为：啤酒废水2.0L、水10.0L、葡萄糖180g、尿素180.0g、K2HPO4 9.0g；无机盐：MgSO4 5.5 g，CaCO35.0g、KCl 4.0g等；微量元素：维生素C 2.2g、ZnSO4 1.2g、FeCl3 1.2g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1。
其余步骤和条件与实施例1-3相同。
实施例7-9
所用发酵培养基为：味精废水2.0L、水10.0L、蔗糖210.0g、淀粉300.0g、K2HPO4 9.6g；无机盐：CaCO3 6.0g、MgSO4 5.0g、KCl 4.5g等无机盐、维生素C2.2g、ZnSO4 1.5g、FeCl3 1.5g，灭菌前调节pH值至6.9～7.0。
其余步骤和条件与实施例1-3相同。
将上述实施例中的种子培养基和发酵培养基按以下配比配制，在步骤和其余工艺条件不变的情况下分别进行同样的试验，均取得相同的效果。
种子培养基：(1)沼液250ml、水750ml、葡萄糖15g、K2HPO4 0.5g，灭菌前调节pH值至7.0；(2)沼液170ml、水830ml、葡萄糖20g、K2HPO40.5g，灭菌前调节pH值至7.0；(3)马铃薯、蔗糖或葡萄糖(PD)液体培养基。
发酵培养基：
(1)沼液2.6L、水8.0L、葡萄糖(蔗糖)120g、尿素120g、K2HPO4 5.3g，无机盐：CaCO3 5.2g、MgSO4 4.0 g、KCl 4.5g，微量元素：维生素C 2.5g、ZnSO4 0.5g、FeCl3 1.2g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1；
(2)沼液2.0L、水11.5L、葡萄糖(蔗糖)400g、尿素600g、K2HPO4 13g，无机盐：CaCO3 7.0g、MgSO4 3.0g、KCl 4.5g、微量元素：维生素C 1.5g、ZnSO4 1.5g、FeCl3 3.0g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1；
(3)啤酒废水1.9L、水8.5L、葡萄糖105g、尿素105.0g、K2HPO45.2g；无机盐：MgSO4 4.0g，CaCO3 3.5g、KCl 2.5g等；微量元素：维生素C 1.5g、ZnSO4 1.0g、FeCl3 0.5g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1；
(4)啤酒废水2.1L、水11.4L、葡萄糖270g、尿素135.0g、K2HPO413.5g；无机盐：MgSO4 6.5g，CaCO3 7.5g、KCl 5.5g等；微量元素：维生素C 2.5g、ZnSO4 1.5g、FeCl3 2.0g，灭菌前调节pH值至6.9～7.1；
(5)味精废水2.7L、水10.8L、蔗糖162.0g、淀粉210.0g、K2HPO45.2g；无机盐：CaCO3 4.0g、MgSO4 4.5g、KCl 2.0g，微量元素：维生素C 1.5g、ZnSO41.0g、FeCl3 0.5g，灭菌前调节pH值至6.9～7.0；
(6)味精废水1.9L、水11.4L、蔗糖270.0g、淀粉405.0g、K2HPO413.0g；无机盐：CaCO3 7.0g、MgSO4 6.5g、KCl 5.5g，微量元素：维生素C 3.2g、ZnSO42.0g、FeCl3 1.5g，灭菌前调节pH值至6.9～7.0。
下表列出了灰色链霉菌和乳黄色细菌利用不同发酵废水制成的发酵培养基发酵生产的发酵滤液对不同作物病原菌抑制率及病害的防治效果范围：
表1两个菌在不同废水中发酵培养滤液对不同作物病原菌抑制率及病害的防效
| 作物类型 | 病害类型 | 灰色链霉菌(抑菌率％) | 乳黄色细菌(抑菌率％) | 防效(％) | ||||
| 沼液 | 啤酒废水 | 味精废水 | 沼液 | 啤酒废水 | 味精废水 | |||
| 水稻 | 稻瘟病菌 | 95.24 | 88.45 | 85.10 | 93.56 | 91.42 | 88.68 | 75～80 |
| 纹枯病菌 | 82.22 | 82.10 | 83.06 | 75.34 | 78.67 | 75.42 | 70～80 | |
| 恶苗病菌 | 72.38 | 75.68 | 77.61 | 68.77 | 73.83 | 69.10 | 50～73 | |
| 鞘腐病菌 | 65.76 | 70.55 | 63.35 | 86.36 | 75.69 | 78.32 | 65～75 | |
| 蔬菜 | 灰霉病菌 | 88.45 | 87.32 | 82.46 | 81.25 | 83.16 | 84.21 | 73～79 |
| 霜霉病菌 | 90.52 | 91.45 | 85.98 | 87.22 | 85.33 | 82.22 | 75～80 | |
| 炭疽病菌 | 92.66 | 90.66 | 90.65 | 79.87 | 81.56 | 76.35 | 70～85 | |
| 枯萎病菌 | 85.38 | 87.26 | 86.13 | 86.43 | 82.47 | 83.65 | 70～75 | |
| 花卉 | 炭疽病菌 | 90.12 | 87.88 | 88.64 | 81.55 | 80.69 | 78.30 | 70～75 |
| 叶斑病菌 | 85.67 | 83.21 | 81.28 | 82.89 | 83.11 | 79.92 | 65～75 | |
Claims (5)
1.一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用沼液为基料，按沼液与水体积比为1∶3～6进行稀释，调节pH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.0％～3.0％g/ml、尿素1.0％～1.5％g/ml、K2HPO40.05％～0.1％g/ml，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
2.一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用啤酒废水为基料，按啤酒废水与水体积比为1∶4.5～5.5进行稀释，调节PH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.0％～2.0％g/ml、尿素1.0％～2.0％g/ml、K2HPO40.05％～0.1％g/ml，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
3.一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用味精废水为基料，按味精废水与水体积比为1∶4～6进行稀释，调节PH值至6.5～7.2，然后按下列重量/体积的组分进行配制：葡萄糖或蔗糖1.5％～2.0％g/ml、淀粉2.0％～3.0％g/ml、K2HPO40.05％～0.1％g/ml，以及常用和常规量的无机盐、微量元素。
4.如权利要求1或2或3所述的一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于所述的无机盐为CaCO3、MgSO4、KCl，添加量为0.1％～0.15％g/ml；所述的微量元素为维生素C、ZnSO4、FeCl3，添加量为0.03％～0.05％g/ml。
5.如权利要求1或2或3所述的一种利用发酵废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用HCl或H2SO4、NaOH或Ca(OH)2进行pH值调节。
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