申請日2014.10.19
公開(公告)日2015.01.14
IPC分類號C02F9/14; C02F103/36; C02F3/34
摘要
本發明涉及一種利用生物制劑處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，其利用高速碟片分離機將蘇氨酸發酵液中的菌體蛋白分離，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液，將上清液采用膜過濾，膜回收菌體蛋白，并收集濾液，合并菌體蛋白，調整固含量發酵制備益生菌劑;濃縮、等電沉降提取蘇氨酸步驟產生的生產廢水，自然沉降固液分離，上清液排入進入污水處理系統，調節pH添加復合微生物菌劑深度處理后達標排放，本發明工藝廢水排放少，經濟環保。其具有廣闊的應用前景。
權利要求書
1.一種利用生物制劑處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：
1)利用高速碟片分離機將蘇氨酸發酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000～5000r/min，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液;
2)將步驟1)獲得的上清液采用陶瓷膜過濾，膜孔徑40nm，其中，過濾溫度為37℃，進膜壓力為2.0bar，過濾回收殘余菌體蛋白，并收集濾液;
3)將步驟1)和步驟2)的菌體蛋白合并，并加入溫水調勻，調整固含量12-15%，投入發酵裝置內，用石灰乳調節pH為6.0-7.0，接入1/10體積的復合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養過程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養36h，獲得成熟發酵液益生菌劑;
4)將步驟2)收集的濾液通過濃縮、等電提取蘇氨酸，該步驟產生的生產廢水，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上層液，將上層液排入進入污水處理系統，調節pH6.0-7.0，添加復合微生物菌劑深度處理后達標排放;
所述復合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
放線菌9份、黑曲霉7份、枯草芽孢桿菌7份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌6份、脫氮副球菌5份、亞硝化菌5份、紅球菌4份、黃孢原毛平革菌2份。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述復合種子液按照如下方法制備而得：將釀酒酵母和植物乳桿菌分別按照常規培養至濃度在1×108個/ml，所培養的菌液按照體積比例4：1混合即得;所述釀酒酵母為：CGMCC No：2388,所述植物乳桿菌為：CCTCC No：M208151。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于：
所述放線菌為放線菌(streptomyces griseorubens)CGMCC No：5706;
所述黑曲霉具體為黑曲霉(Aspergillus nige)CCTCC No：M206034;
所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)CGMCC No：2947;
所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC 53993;
所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) ATCC 13543;
所述亞硝化菌具體為亞硝化菌(Nitrosomonas europaea)ATCC 19718;
所述紅球菌為紅球菌(Rhodococcus rhodochrous) ATCC 15906;
所述黃孢原毛平革菌為黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)ATCC 24725。
4.權利要求1-3所述工藝用于清潔生產蘇氨酸的用途。
說明書
利用生物制劑處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝
技術領域
本發明涉及生物發酵行業蘇氨酸生產技術工藝領域，具體提供一種利用生物制劑處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝
背景技術
蘇氨酸(Threonine，簡寫為Thr)，學名2-氨基-3-羥基丁酸，屬于脂肪族氨基酸，微甜，因結構與蘇糖相似而得名，是構成人和動植物蛋白質的一種必需氨基酸，主要用于醫藥、化學試劑、營養強化劑，可以強化乳制品，具有恢復人體疲勞，促進生長發育的效果。近年來，隨著經濟的發展，市場對蘇氨酸需求持續穩定增長，是需求增長最快的氨基酸品種之一，特別是在化學及生化、食品添加劑、飼料添加劑等方面的用量增長迅速，大有取代色氨酸而成為除賴氨酸、蛋氨酸以外的發展最迅速的第三大氨基酸。
目前，蘇氨酸的生產方法主要有發酵法、蛋白質水解法和化學合成法三種，其中微生物發酵法已經成為生產蘇氨酸的主流方法。發酵法生產蘇氨酸需經過發酵、膜過濾、濃縮結晶、離心分離、干燥、篩分、包裝等工藝操作，產生大量有機廢水，其含有菌體蛋白，它是一種單細胞蛋白，含有豐富的蛋白質，對干燥后菌體蛋白的化學成分進行分析發現蘇氨酸廢棄菌體中蛋白質的含量高達80%以上，高于目前蛋白酶解物常用的原料豆粕、酵母等。其氨基酸種類和配比都比較齊全，并且含有豐富的維生素、核酸、多糖等其他營養物質。且蘇氨酸發酵過程中所加入糖類物質與蘇氨酸一起經過發酵后會生成低聚異麥芽糖和麥芽糖等。蘇氨酸發酵產生母液經過超濾膜過濾后進行雙極性膜電滲析進行脫鹽處理，脫鹽后的廢水可用于制取肥料，得到的脫鹽后的清液含有大量的低聚異麥芽糖。這些有用物質白白排放，不僅嚴重污染了自然環境，而且制約了蘇氨酸行業的發展。雖然生產企業、科研機構及有關的大專院校都對治理進行了大量的研究。但是，目前國內外都還沒有成熟的成套技術應用于生產實踐。主要的問題是一次性投資過大，或者日常運行費用過高，多數廠家無法承受，不得不長期維持超標排放的現狀。
因此，研究一種處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，以減少廢水污染、降低污水處理負擔，增加企業的經濟效益，具有重要意義。
發明內容
本發明的目的是針對傳統工藝的不足，提供了一種利用生物制劑處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，其大幅降低了成產成本，生產過程操作簡便，產品質量穩定可靠。減少了廢液排放，降低了污水處理負擔，帶來了巨大的經濟效益和環保效益。為了實現本發明目的，采用如下技術方案：
一種處理蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，包括如下步驟：
(1)、離心分離：利用高速碟片分離機將蘇氨酸發酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000～5000r/min，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液。
(2)、膜過濾二次去除菌體蛋白：將步驟1)獲得的上清液采用陶瓷膜過濾，膜孔徑40nm，其中，過濾溫度為37℃，進膜壓力為2.0bar，過濾回收菌體蛋白，并收集濾液。
(3)、菌體蛋白處理：將步驟1)和步驟2)的菌體蛋白合并，并加入適量溫水調勻，調整固含量12-15%，投入發酵裝置內，用石灰乳調節pH為6.0-7.0，接入1/10(V/V，體積是加水調勻后菌體蛋白水溶液的1/10)復合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養過程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養24-36h，獲得成熟發酵液益生菌劑;
所述復合種子液為釀酒酵母和植物乳桿菌按照體積比4：1制備而得，所述釀酒酵母優選為：CGMCC NO 2388 (CN102265984),所述植物乳桿菌優選為：CCTCC M208151(CN101748082),將釀酒酵母和植物乳桿菌按照常規培養濃度均控制在1×108個/ml，所培養的菌液按照體積比例4：1混合得到復合種子液;
(4)、將步驟2)收集的濾液通過濃縮、等電沉降提取蘇氨酸，該步驟產生的生產廢水，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上層液，將上層液排入進入污水處理系統，調節pH6.0-7.0添加復合微生物菌劑深度處理后達標排放。
所述復合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
放線菌9份、黑曲霉7份、枯草芽孢桿菌7份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌6份、脫氮副球菌5份、亞硝化菌5份、紅球菌4份、黃孢原毛平革菌2份。
所述放線菌為放線菌(streptomyces griseorubens)CGMCC NO 5706(CN102703344A);
所述黑曲霉具體為黑曲霉(Aspergillus nige)CCTCC No：M206034;(CN1924000);
所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)CGMCC NO 2947(CN101838621A);
所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC 53993(可見文獻A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011);
所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) ATCC13543(參見文獻Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of the Paracoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology，1998);
所述亞硝化菌具體為亞硝化菌(Nitrosomonas europaea)ATCC19718(參見文獻Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea，2003)
所述紅球菌為紅球菌(Rhodococcus rhodochrous) ATCC 15906;(參見文獻Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp. Strain RHA1，J. Bacteriol. November 2001);
所述黃孢原毛平革菌為黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)ATCC 24725(參見文獻APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Feb1994, p709-714)
將以上放線菌、黑曲霉、枯草芽孢桿菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、脫氮副球菌、亞硝化菌、紅球菌、黃孢原毛平革菌按照常規培養濃度均控制在2×108個/克，所培養的菌液按照質量比例混合得到液體菌劑;
取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優選以殼聚糖為載體，按照菌劑：載體為1：1的重量比混合。干燥：將混合好物料進行干燥，干燥溫度為20-50℃，干燥后含水量為10-20%;檢驗、包裝：按質量標準檢驗，成品按重量進行包裝，即得固體菌劑。
按每立方米釜底料每次投加微生物制劑20-25克，每天投加1次，連續投加一周，最后靜置3天，將液體排出。
本發明取得的有益效果：
本發明解決了蘇氨酸發酵廢水難以利用和治理的缺陷，母液中的蘇氨酸成分得到了有效提取。本發明的復合菌劑專門針對蘇氨酸提取過程產生的離子交換吸附流出液、沖洗水等廢水，將各種能形成優勢菌群的菌種，配制成高效微生物制劑，按一定量投加到廢水處理系統中，加速微生物對污染物的降解，以提高系統的生物處理效率，保證系統穩定運行。其含有多種對難降解污染物有優良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協調，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，投加在廢水處理系統中，對大分子、難降解物質有良好的降解效果，對傳統的氨酸過程排放廢水有獨特的處理效果。適于蘇氨酸廢水排放處理，可提高處理水量和處理水質，降低運行費用，促進達標排放。
具體實施方式：
實施例1
一種蘇氨酸發酵廢水的環保工藝，包括如下步驟：
(1)、離心分離：利用高速碟片分離機將蘇氨酸發酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000～5000r/min，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液。
(2)、膜過濾二次去除菌體蛋白：將步驟1)獲得的上清液采用陶瓷膜過濾，膜孔徑40nm，其中，過濾溫度為37℃，進膜壓力為2.0bar，過濾回收殘余菌體蛋白，并收集濾液。
(3)、菌體蛋白處理：將步驟1)和步驟2)的菌體蛋白合并，并加入適量溫水調勻，調整固含量12-15%，投入發酵裝置內，用石灰乳調節pH為6.0-7.0，接入1/10(V/V，體積是加水調勻后菌體蛋白水溶液的1/10)復合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養過程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養24-36h，獲得成熟發酵液益生菌劑;
所述復合種子液為釀酒酵母和植物乳桿菌按照體積比4：1制備而得，所述釀酒酵母優選為：CGMCC NO 2388 (CN102265984),所述植物乳桿菌優選為：CCTCC M208151(CN101748082),將釀酒酵母和植物乳桿菌按照常規培養濃度均控制在1×108個/ml，所培養的菌液按照體積比例4：1混合得到復合種子液;
(4)、將步驟2)收集的濾液通過濃縮、等電沉降提取蘇氨酸，該步驟產生的生產廢水，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上層液，將上層液排入進入污水處理系統，調節pH6.0-7.0，添加復合微生物菌劑深度處理后達標排放。
所述復合微生物菌劑的活性成分包括下列重量份的原料：
放線菌9份、黑曲霉7份、枯草芽孢桿菌7份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌6份、脫氮副球菌5份、亞硝化菌5份、紅球菌4份、黃孢原毛平革菌2份。
所述放線菌為放線菌(streptomyces griseorubens)CGMCC NO 5706(CN102703344A);
所述黑曲霉具體為黑曲霉(Aspergillus nige)CCTCC No：M206034;(CN1924000);
所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)CGMCC NO 2947(CN101838621A);
所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC 53993(可見文獻A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011);
所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) ATCC13543(參見文獻Genes coding for respiratory complexes map on all three chromosomes of the Paracoccus denitrificans genome, Archives of Microbiology，1998);
所述亞硝化菌具體為亞硝化菌(Nitrosomonas europaea)ATCC19718(參見文獻Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea，2003)
所述紅球菌為紅球菌(Rhodococcus rhodochrous) ATCC 15906;(參見文獻Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp. Strain RHA1，J. Bacteriol. November 2001);
所述黃孢原毛平革菌為黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)ATCC 24725(參見文獻APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Feb1994, p709-714)
將以上放線菌、黑曲霉、枯草芽孢桿菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、脫氮副球菌、亞硝化菌、紅球菌、黃孢原毛平革菌按照常規培養濃度均控制在2×108個/克，所培養的菌液按照質量比例混合得到液體菌劑;
取上述液體菌劑與載體攪拌混合，優選以殼聚糖為載體，按照菌劑：載體為1：1的重量比混合。干燥：將混合好物料進行干燥，干燥溫度為20-50℃，干燥后含水量為10-20%;檢驗、包裝：按質量標準檢驗，成品按重量進行包裝，即得固體菌劑。
按每立方米釜底料每次投加微生物制劑20-25克，每天投加1次，連續投加一周，最后靜置3天，將液體排出。
實施例2
取阜豐蘇氨酸發酵車間蘇氨酸提取工序廢水，按照實施例1方法進入污水處理系統，按每立方米釜底料每次投加微生物制劑20克，每天投加1次，連續投加一周，最后靜置3天，將液體排出，所述排放標準為廢水處理后應達到《污水綜合排放標準》( GB8978-96) 一級標準
