申請(qǐng)日2014.10.19
公開(公告)日2015.01.14
IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F103/36; C02F3/34
摘要
本發(fā)明涉及一種利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝，其利用高速碟片分離機(jī)將蘇氨酸發(fā)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(guò)濾，膜回收菌體蛋白，并收集濾液，合并菌體蛋白，調(diào)整固含量發(fā)酵制備益生菌劑;濃縮、等電沉降提取蘇氨酸步驟產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，自然沉降固液分離，上清液排入進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放，本發(fā)明工藝廢水排放少，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。其具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)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(jī)將蘇氨酸發(fā)酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機(jī)分離菌體的轉(zhuǎn)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(guò)濾，膜孔徑40nm，其中，過(guò)濾溫度為37℃，進(jìn)膜壓力為2.0bar，過(guò)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(diào)勻，調(diào)整固含量12-15%，投入發(fā)酵裝置內(nèi)，用石灰乳調(diào)節(jié)pH為6.0-7.0，接入1/10體積的復(fù)合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養(yǎng)過(guò)程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養(yǎng)36h，獲得成熟發(fā)酵液益生菌劑;
4)將步驟2)收集的濾液通過(guò)濃縮、等電提取蘇氨酸，該步驟產(chǎn)生的生產(chǎn)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(jìn)入污水處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH6.0-7.0，添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放;
所述復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述復(fù)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(guī)培養(yǎng)至濃度在1×108個(gè)/ml，所培養(yǎng)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(jù)權(quán)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(quán)利要求1-3所述工藝用于清潔生產(chǎn)蘇氨酸的用途。
說(shuō)明書
利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及生物發(fā)酵行業(yè)蘇氨酸生產(chǎn)技術(shù)工藝領(lǐng)域，具體提供一種利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝
背景技術(shù)
蘇氨酸(Threonine，簡(jiǎn)寫為Thr)，學(xué)名2-氨基-3-羥基丁酸，屬于脂肪族氨基酸，微甜，因結(jié)構(gòu)與蘇糖相似而得名，是構(gòu)成人和動(dòng)植物蛋白質(zhì)的一種必需氨基酸，主要用于醫(yī)藥、化學(xué)試劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，可以強(qiáng)化乳制品，具有恢復(fù)人體疲勞，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的效果。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)蘇氨酸需求持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，是需求增長(zhǎng)最快的氨基酸品種之一，特別是在化學(xué)及生化、食品添加劑、飼料添加劑等方面的用量增長(zhǎng)迅速，大有取代色氨酸而成為除賴氨酸、蛋氨酸以外的發(fā)展最迅速的第三大氨基酸。
目前，蘇氨酸的生產(chǎn)方法主要有發(fā)酵法、蛋白質(zhì)水解法和化學(xué)合成法三種，其中微生物發(fā)酵法已經(jīng)成為生產(chǎn)蘇氨酸的主流方法。發(fā)酵法生產(chǎn)蘇氨酸需經(jīng)過(guò)發(fā)酵、膜過(guò)濾、濃縮結(jié)晶、離心分離、干燥、篩分、包裝等工藝操作，產(chǎn)生大量有機(jī)廢水，其含有菌體蛋白，它是一種單細(xì)胞蛋白，含有豐富的蛋白質(zhì)，對(duì)干燥后菌體蛋白的化學(xué)成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)蘇氨酸廢棄菌體中蛋白質(zhì)的含量高達(dá)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。且蘇氨酸發(fā)酵過(guò)程中所加入糖類物質(zhì)與蘇氨酸一起經(jīng)過(guò)發(fā)酵后會(huì)生成低聚異麥芽糖和麥芽糖等。蘇氨酸發(fā)酵產(chǎn)生母液經(jīng)過(guò)超濾膜過(guò)濾后進(jìn)行雙極性膜電滲析進(jìn)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(zhì)白白排放，不僅嚴(yán)重污染了自然環(huán)境，而且制約了蘇氨酸行業(yè)的發(fā)展。雖然生產(chǎn)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及有關(guān)的大專院校都對(duì)治理進(jìn)行了大量的研究。但是，目前國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有成熟的成套技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。主要的問(wèn)題是一次性投資過(guò)大，或者日常運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高，多數(shù)廠家無(wú)法承受，不得不長(zhǎng)期維持超標(biāo)排放的現(xiàn)狀。
因此，研究一種處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝，以減少?gòu)U水污染、降低污水處理負(fù)擔(dān)，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)工藝的不足，提供了一種利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝，其大幅降低了成產(chǎn)成本，生產(chǎn)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。減少了廢液排放，降低了污水處理負(fù)擔(dān)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：
一種處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝，包括如下步驟：
(1)、離心分離：利用高速碟片分離機(jī)將蘇氨酸發(fā)酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機(jī)分離菌體的轉(zhuǎn)速為4000～5000r/min，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液。
(2)、膜過(guò)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(guò)濾，膜孔徑40nm，其中，過(guò)濾溫度為37℃，進(jìn)膜壓力為2.0bar，過(guò)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(diào)勻，調(diào)整固含量12-15%，投入發(fā)酵裝置內(nèi)，用石灰乳調(diào)節(jié)pH為6.0-7.0，接入1/10(V/V，體積是加水調(diào)勻后菌體蛋白水溶液的1/10)復(fù)合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養(yǎng)過(guò)程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養(yǎng)24-36h，獲得成熟發(fā)酵液益生菌劑;
所述復(fù)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(yōu)選為：CGMCC NO 2388 (CN102265984),所述植物乳桿菌優(yōu)選為：CCTCC M208151(CN101748082),將釀酒酵母和植物乳桿菌按照常規(guī)培養(yǎng)濃度均控制在1×108個(gè)/ml，所培養(yǎng)的菌液按照體積比例4：1混合得到復(fù)合種子液;
(4)、將步驟2)收集的濾液通過(guò)濃縮、等電沉降提取蘇氨酸，該步驟產(chǎn)生的生產(chǎn)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(jìn)入污水處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH6.0-7.0添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。
所述復(fù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)培養(yǎng)濃度均控制在2×108個(gè)/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)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(yōu)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(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50℃，干燥后含水量為10-20%;檢驗(yàn)、包裝：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，成品按重量進(jìn)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(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。
本發(fā)明取得的有益效果：
本發(fā)明解決了蘇氨酸發(fā)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(fā)明的復(fù)合菌劑專門針對(duì)蘇氨酸提取過(guò)程產(chǎn)生的離子交換吸附流出液、沖洗水等廢水，將各種能形成優(yōu)勢(shì)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(tǒng)中，加速微生物對(duì)污染物的降解，以提高系統(tǒng)的生物處理效率，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。其含有多種對(duì)難降解污染物有優(yōu)良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，投加在廢水處理系統(tǒng)中，對(duì)大分子、難降解物質(zhì)有良好的降解效果，對(duì)傳統(tǒng)的氨酸過(guò)程排放廢水有獨(dú)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(zhì)，降低運(yùn)行費(fèi)用，促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1
一種蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝，包括如下步驟：
(1)、離心分離：利用高速碟片分離機(jī)將蘇氨酸發(fā)酵液中的菌體蛋白分離，高速碟片機(jī)分離菌體的轉(zhuǎn)速為4000～5000r/min，回收菌體蛋白沉淀，并收集上清液。
(2)、膜過(guò)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(guò)濾，膜孔徑40nm，其中，過(guò)濾溫度為37℃，進(jìn)膜壓力為2.0bar，過(guò)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(diào)勻，調(diào)整固含量12-15%，投入發(fā)酵裝置內(nèi)，用石灰乳調(diào)節(jié)pH為6.0-7.0，接入1/10(V/V，體積是加水調(diào)勻后菌體蛋白水溶液的1/10)復(fù)合種子液，攪拌均勻，控制溫度32℃，培養(yǎng)過(guò)程中間歇通氣并緩慢攪拌，培養(yǎng)24-36h，獲得成熟發(fā)酵液益生菌劑;
所述復(fù)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(yōu)選為：CGMCC NO 2388 (CN102265984),所述植物乳桿菌優(yōu)選為：CCTCC M208151(CN101748082),將釀酒酵母和植物乳桿菌按照常規(guī)培養(yǎng)濃度均控制在1×108個(gè)/ml，所培養(yǎng)的菌液按照體積比例4：1混合得到復(fù)合種子液;
(4)、將步驟2)收集的濾液通過(guò)濃縮、等電沉降提取蘇氨酸，該步驟產(chǎn)生的生產(chǎn)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(jìn)入污水處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH6.0-7.0，添加復(fù)合微生物菌劑深度處理后達(dá)標(biāo)排放。
所述復(fù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)培養(yǎng)濃度均控制在2×108個(gè)/克，所培養(yǎng)的菌液按照質(zhì)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(yōu)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(jìn)行干燥，干燥溫度為20-50℃，干燥后含水量為10-20%;檢驗(yàn)、包裝：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，成品按重量進(jìn)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(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出。
實(shí)施例2
取阜豐蘇氨酸發(fā)酵車間蘇氨酸提取工序廢水，按照實(shí)施例1方法進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，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(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排出，所述排放標(biāo)準(zhǔn)為廢水處理后應(yīng)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB8978-96) 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
