申請(qǐng)日2015.08.23
公開(公告)日2015.12.09
IPC分類號(hào)C02F3/34; C12P1/00
摘要
本發(fā)明公開了一種利用造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性劑的方法,該方法利用造紙廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑液、白液或綜合廢水,過濾后每升廢水加入20-100mL廢棄食用油脂、植物油或甘油,1-2g酵母粉或酵母膏,滅菌后接種發(fā)酵菌株即可獲得生物表面活性劑的發(fā)酵液;發(fā)酵液經(jīng)中和、過濾和稀釋,可以直接用作酶脫墨劑助劑、農(nóng)藥助劑或制藥助劑。本發(fā)明培養(yǎng)基采用廢水配制而成,省去了發(fā)酵用水和無機(jī)鹽的成本,生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單,提高了廢水的利用率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求書
1.一種造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)廢水培養(yǎng)基配制:每升廢水加入20-100mL廢棄食用油脂、植物油或甘油,1-2g酵母粉 或酵母膏,120-122℃蒸汽高壓滅菌或通入蒸汽滅菌15-20分鐘;
(2)種子培養(yǎng):取新鮮斜面將發(fā)酵菌株活化后,接種于肉湯培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)或通氣培養(yǎng)8-12 小時(shí),培養(yǎng)溫度為28-30℃;
(3)接種發(fā)酵:步驟(1)滅菌后的廢水培養(yǎng)基冷卻后,按2%-5%的量接入步驟(2)得到的 發(fā)酵菌株的種子液,在28-32℃的溫度下,搖瓶發(fā)酵或在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵3-5天,即收獲含 有生物表面活性劑的發(fā)酵液。
2.如權(quán)利要求1所述的造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法,其特征在于:所述步驟(1) 之前還包括廢水預(yù)處理步驟,具體操作為:用中性濾紙、過濾棉或中空纖維超濾膜過濾造紙 廢水至基本無固體懸浮物。
3.如權(quán)利要求1所述的造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法,其特征在于:所述步驟(3) 接種發(fā)酵之后還包括發(fā)酵液處理步驟,具體操作為:發(fā)酵結(jié)束后,用堿液將發(fā)酵液的pH調(diào) 到8.0左右,用脫脂棉或中空纖維超濾膜過濾或用高速離心機(jī)離心,去除細(xì)胞和殘余油脂, 用苯酚一硫酸法或蒽酮一硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中鼠李糖脂濃度,稀釋至工作濃度后直接應(yīng)用于 酶脫墨劑助劑、農(nóng)藥助劑或制藥助劑。
說明書
一種造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法,具體涉及一種以廢水為發(fā)酵用水 生產(chǎn)生物表面活性劑的方法,屬于發(fā)酵工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
造紙廢水主要來自造紙工業(yè)生產(chǎn)中的制漿和抄紙兩個(gè)生產(chǎn)過程。制漿產(chǎn)生的造紙廢水, 污染最為嚴(yán)重。洗漿時(shí)排出廢水呈黑褐色,稱為黑水,黑水中污染物濃度很高,含有大量纖 維、無機(jī)鹽和色素。漂白工序排出的造紙廢水也含有大量的酸堿物質(zhì)。抄紙機(jī)排出的造紙廢 水,稱為白水,其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料。本發(fā)明中涉及的造紙 廢水是指黑液、白液、或最后排出的綜合廢水。
造紙廢水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水,目前對(duì)造紙廢水多在污染處理場(chǎng)采用過濾回 收紙漿,再通過物理化學(xué)與生化方法相結(jié)合的方法進(jìn)行處理,將廢水化學(xué)需氧量(COD)等指 標(biāo)降至排放標(biāo)準(zhǔn)之下,處理成本高,比如勝達(dá)集團(tuán)江蘇省雙燈紙業(yè)有限公司每年處理費(fèi)用高 達(dá)數(shù)百萬元,在減輕廢水污染,保證生態(tài)效益的同時(shí),卻不能給企業(yè)帶來直接經(jīng)濟(jì)效益,是 企業(yè)的沉重負(fù)擔(dān)。
目前多數(shù)已經(jīng)發(fā)表文獻(xiàn)和公開專利都著重強(qiáng)調(diào)造紙廢水的無害化處理,或回收一部分木 質(zhì)素、纖維素等,而回收這部分木質(zhì)素和纖維素之后的廢水不能資源化。同時(shí)生物表面活性 劑發(fā)酵生產(chǎn)降低成本的措施多集中于采用低廉的碳源、氮源等,而沒有在節(jié)省水資源和無機(jī) 鹽用量上的方向上努力。到目前為止,尚無利用造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性劑的報(bào)道。
生物表面活性劑由生物體產(chǎn)生的兩性物質(zhì),目前主要通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生。過去,表面 活性劑主要通過化學(xué)合成的方式生產(chǎn)。近年來,由于生物表面活性劑具有表面活性強(qiáng)、低毒 無公害、可生物降解、環(huán)境友好、對(duì)極端環(huán)境耐受性好等優(yōu)點(diǎn),日益引起關(guān)注,被視為化學(xué) 表面活性劑的替代品。其中鼠李糖脂為研究最深入、應(yīng)用最廣泛的生物表面活性劑之一,在 石油、化工、制藥、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
造紙廢水過濾后,其含有的無機(jī)鹽、可溶性的糖等成份均可被微生物利用,再加上適量 的碳源和生長因子,只要篩選出適應(yīng)造紙廢水并能進(jìn)行發(fā)酵的菌株,則可以變廢為寶,既降 低廢水污染程序,又達(dá)到生產(chǎn)有益產(chǎn)品的目的。
已授權(quán)專利(公開號(hào):CN101649330B)公開了一種利用退漿廢水發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性 劑的方法,本發(fā)明與其不同之處是:(1)應(yīng)用廢水種類不同,已有專利應(yīng)用的印染行業(yè)中的 退漿廢水,本發(fā)明應(yīng)用造紙廢水;(2)利用方法不同,已有專利對(duì)廢水要進(jìn)行過濾、在測(cè)定成 份的基礎(chǔ)上進(jìn)行濃縮和中和,再加入各種無機(jī)鹽,然后進(jìn)行發(fā)酵,主要利用廢水中的碳源, 本發(fā)明僅需對(duì)廢水進(jìn)行過濾即可,充分利用廢水中的無機(jī)鹽和少量可溶性糖,再添加不溶性 碳源和生長因子,不再添加無機(jī)鹽,相比之下,生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本更低;(3)菌株不 同。已有專利應(yīng)用BacillussubtilisHSO121,為枯草芽孢桿菌,本發(fā)明以申請(qǐng)人公開的發(fā)明中 的銅綠假單胞菌Z-2、105-1等菌株為發(fā)酵菌株;(4)產(chǎn)物種類和應(yīng)用范圍不同,已有專利中的 產(chǎn)物為脂肽類,重新應(yīng)用于染整工藝上,本發(fā)明中的產(chǎn)物可應(yīng)用于造紙行業(yè)的脫墨劑助劑、 農(nóng)藥助劑或制藥助劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述造紙廢水處理成本高、利用率不高、企業(yè)負(fù)擔(dān)重、經(jīng)濟(jì)效益不佳等問題, 提出采用以造紙廢水為發(fā)酵用水生產(chǎn)生物表面活性劑的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種造紙廢水發(fā)酵生產(chǎn)表面活性劑的方法,包括如下步驟:
(1)廢水預(yù)處理:用中性濾紙、過濾棉或中空纖維超濾膜過濾造紙廢水至基本無固體懸浮物;
(2)廢水培養(yǎng)基配制:按每升廢水中加入20-100mL廢棄食用油脂、植物油或甘油,1-2g的 量加入酵母粉或酵母膏,120-122℃蒸汽高壓滅菌或通入蒸汽滅菌15-20分鐘;
(3)種子培養(yǎng):取新鮮斜面將發(fā)酵菌株活化后,接種于肉湯培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)或通氣培養(yǎng)8-12 小時(shí),培養(yǎng)溫度為28-30℃;
(4)接種發(fā)酵:步驟(2)滅菌后的廢水培養(yǎng)基冷卻后,按2%-5%的量接入步驟(3)得到的 發(fā)酵菌株的種子液,在28-32℃的溫度下,搖瓶發(fā)酵或在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵3-5天,即收獲含 有生物表面活性劑的發(fā)酵液;
(5)發(fā)酵液處理:發(fā)酵結(jié)束后,用堿液將發(fā)酵液的pH調(diào)到8.0左右,用脫脂棉或中空纖維超 濾膜過濾或用高速離心機(jī)離心,去除細(xì)胞和油脂,用苯酚-硫酸法或蒽酮-硫酸法測(cè)定 發(fā)酵液中鼠李糖脂濃度,稀釋至工作濃度后直接應(yīng)用于酶脫墨劑助劑、農(nóng)藥助劑或制藥 助劑。
與現(xiàn)有生物表面活性劑發(fā)酵技術(shù)相比,本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為:(1)培養(yǎng)基采用廢水 配制而成,省去了發(fā)酵用水和無機(jī)鹽的成本,與現(xiàn)有廢水處理的技術(shù)相比,變廢為寶,生產(chǎn) 方法簡(jiǎn)單。(2)該方法克服以往研究思路的局限,變單純地治理廢水為用廢水進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn), 提高廢水的利用率,提高造紙企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)減少了環(huán)境污染。