CN105948400A - 一种修复l-苏氨酸发酵废水的环保工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种修复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。

Description

一种修复 L- 苏氨酸发酵废水的环保工艺

技术领域

本发明涉及生物发酵行业苏氨酸清洁生产领域，具体提供一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺。

背景技术

苏氨酸（Threonine，简写为Thr），学名2-氨基-3-羟基丁酸，属于脂肪族氨基酸，微甜，因结构与苏糖相似而得名，是构成人和动植物蛋白质的一种必需氨基酸，主要用于医药、化学试剂、营养强化剂，可以强化乳制品，具有恢复人体疲劳，促进生长发育的效果。近年来，随着经济的发展，市场对苏氨酸需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长迅速，大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。

目前，苏氨酸的生产方法主要有发酵法、蛋白质水解法和化学合成法三种，其中微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法。发酵法生产苏氨酸需经过发酵、膜过滤、浓缩结晶、离心分离、离子交换、干燥、筛分、包装等工艺操作，浓缩液离心分离后将产生大量的杂质氨基酸、蛋白质、残糖、无机盐等物质。

苏氨酸的分离纯化通常采用离子交换法，离子交换树脂加膜过滤提取解决了产品纯度、收率低、污水难处理等问题，也是氨基酸提取常用的一种方法。离子交换法加膜滤提取法是将陶瓷膜除菌后的滤清液下调PH值至2～4.5，用强酸树脂将氨基酸和阳离子吸附，废液排出至污水处理，最后用氨水将吸附的氨基酸洗脱下来，整个过程产生大量母液，其含有菌体蛋白、氨基酸、维生素、核酸、多糖等其他营养物质。整个生产苏氨酸的环节所产生的废水含有高浓度的工业COD、氨氮等污染物，处理成本较高，制约了苏氨酸行业的发展。虽然生产企业、科研机构及有关的大专院校都对治理进行了大量的研究。但是，目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高，多数厂家无法承受，不得不长期维持超标排放的现状。申请人先前的研究是将废水用作制备肥料，其适合具备肥料生产资质和能力的企业，但是对于其他氨基酸生产企业，并不能达到生产肥料的目的。

现有技术中还有采用物理吸附用于废水处理，吸附法主要依赖于吸附剂巨大的比表面积，通过物理吸附或化学吸附来除去水中的污染物。活性炭因具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，且其化学稳定性好，吸附能力强，常被作为一种重要的吸附剂材料被广泛应用，但其成本较高。还有利用凹凸棒土等非金属离子矿物进行吸附，但天然非金属矿物作为吸附剂有以下几点局限性：天然非金属矿物密度较大且比表面积有限，天然非金属矿物表面多带负电，且直接采用天然非金属粉矿如粘土类矿物作为吸附剂，会存在吸附后固液难以分离的问题。

本发明介绍了一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，以减少废水污染、变废为宝，降低污水处理负担，从而增加企业的经济效益，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对传统工艺的不足，提供了一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，其大幅降低了生产成本，生产过程操作简便，产品质量稳定可靠。符合资源综合利用、节能减排的要求，同时减少了废液排放，减轻了污水处理负担，带来了巨大的经济效益和环保效益。为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，

（1）将苏氨酸废水经过格栅后，进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，通过初沉池，促进废水中油脂的浮升，降低悬浮物的含量；

（2）制备物理吸附剂

按照镁橄榄石粉、贝壳粉、高岭土、造孔剂质量比为3:2:3:5的质量比混合，搅拌均匀后置于造粒机中，加入混合料22-25％（重量）的水，造粒，得到粒径为3～5mm的球形生坯；95℃条件下干燥20h，在1050℃条件下煅烧1h，得到物理吸附剂。

（3）经过初沉池处理的废水进入曝气池，曝气池内按照每吨污水添加0.5kg的添加量将物理吸附剂添加到污水中；

经过物理吸附剂处理后，部分NH₃-N、硫酸根被去除；

(4)经过曝气处理的废水进入沉淀池，调节pH为6.5-7.0，每吨废水每次投加复合菌剂10克，污水在沉淀池中停留的时间控制为24小时后排出。

所述复合菌剂由微生物菌剂、藻类菌剂制备而成；

优选地，所述复合菌剂的活性成分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；

所述节杆菌为（arthrobacter sp）CGMCC NO.7779(CN103333837);

所述假单胞菌为（Pseudomonas stutzeri）CCTCC NO.2012281（CN102876617）；

所述红球菌为红球菌（Rhodococcus sp.）CGMCC NO.6924(CN104140935)；

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述溶纸梭菌为（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395；

所述斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015（CN103484374A）

将以上节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌按照常规培养浓度均控制在1×10⁸个/克，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌、斜生栅藻菌液按照体积比混合，静置6小时，得到混合液体；

将混合液体和载体按照重量比为2:3混合即得复合菌剂

所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：凹凸棒土 4份、蒙脱土3份、秸秆粉3份、高岭土2份，上述凹凸棒土、蒙脱土、秸秆粉、高岭土均为100目。

将混合液体和载体按重量比混合后，将混合物料进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％；检验、包装：按质量标准检验，成品按重量进行包装，即得复合菌剂。

本发明提供的载体，不仅能够扩大载体的比表面积，而且具有抗拉强度大、分布均匀、比表面积大，使用寿命长等特点；

本发明提供的载体能够大大提高微生物的附着量，增加整体附着的生物膜量，反应槽中的微生物浓度得以提高，并且能够减少污泥产生量；

本发明取得的有益效果：

1镁橄榄石常用作耐火材料：制做镁橄榄石砖，用于钢包，玻璃熔窑中作为电炉出钢口填充料主要原料等，但对其开发应用比较单一，且镁橄榄石的上述耐火材料用途对粒度要求严格，仅需要粗粒度和中粒度，使得细粉没有用途，再加上镁橄榄石易脆造成在开发中产生大量细粉，上述镁橄榄石细粉用于填沟，造成了资源浪费。而湿法生产线产生的细粉部分随河水漂走，造成严重的环境污染。

本发明采用物理吸附后，不仅废物利用了镁橄榄石细粉，而且经过物理吸附，部分NH₃-N、硫酸根被去除，大大降低了后续生物处理的时间和生物处理菌剂的投加量，也降低了处理费用。

2复合菌剂专门针对经过物理吸附，除去大部分氨氮硫酸根后的污水进行设计，将各种能形成优势菌群的菌种，配制成高效微生物制剂，按一定量投加到废水处理系统中，加速微生物对污染物的降解，以提高系统的生物处理效率，保证系统稳定运行。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，共生协调，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，投加在废水处理系统中，对大分子、难降解物质有良好的降解效果，对传统的氨酸过程排放废水有独特的处理效果。适于本申请制备方法产生废水排放处理，可提高处理水量和处理水质，降低运行费用，促进达标排放。

3 吸附剂为含有凹凸棒土为主体的天然材料，含有一定数量的黏粒，使其在水溶液中有不同程度的电负性，这种电负性的变化与原废水中呈现相对稳定的悬浮颗粒发生电中和、吸附等过程，破坏原废水的电位平衡，加剧悬浮颗粒之间的碰撞，使得絮凝下降的效果增强。且上述凹凸棒土、蒙脱土、秸秆、高岭土载体中含有一定量的矿物质，有效分散于废水时，其自身具有的阳离子交换量在絮凝过程中发挥积极辅助作用，高岭土为高分子阳离子絮凝剂，在废水处理中发挥其网捕和架桥功能，吸附效果获得提高。

具体实施方式：

实施例1

一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，

（1）将苏氨酸废水经过格栅后，进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，通过初沉池，促进废水中油脂的浮升，降低悬浮物的含量；

（2）制备物理吸附剂

按照镁橄榄石粉、贝壳粉、高岭土、造孔剂质量比为3:2:3:5的质量比混合，搅拌均匀后置于造粒机中，加入混合料22-25％（重量）的水，造粒，得到粒径为3～5mm的球形生坯；95℃条件下干燥20h，在1050℃条件下煅烧1h，得到物理吸附剂。

（3）经过初沉池处理的废水进入曝气池，曝气池内按照每吨污水添加0.5kg的添加量将物理吸附剂添加到污水中；

经过物理吸附剂处理后，部分NH₃-N、硫酸根被去除；

(4)经过曝气处理的废水进入沉淀池，调节pH为6.5-7.0，每吨废水每次投加复合菌剂10克，污水在沉淀池中停留的时间控制为24小时后排出。

所述复合菌剂由微生物菌剂、藻类菌剂制备而成；

优选地，所述复合菌剂的活性成分包括下列体积比的原料：

节杆菌6份、假单胞菌5份、红球菌5份、解淀粉芽孢杆菌4份、溶纸梭菌4份、斜生栅藻3份；

所述节杆菌为（arthrobacter sp）CGMCC NO.7779(CN103333837);

所述假单胞菌为（Pseudomonas stutzeri）CCTCC NO.2012281；

所述红球菌为红球菌（Rhodococcus sp.）CGMCC NO.6924；

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述溶纸梭菌为（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395；

所述斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015（CN103484374）

将以上节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌按照常规培养浓度均控制在1×10⁸个/克，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌、斜生栅藻菌液6:5:5:4:4:3的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；

将混合液体和载体按照重量比为2:3混合即得复合菌剂

所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：凹凸棒土 4份、蒙脱土3份、秸秆粉3份、高岭土2份，上述凹凸棒土、蒙脱土、秸秆粉、高岭土均为100目。

将混合液体和载体按重量比混合后，将混合物料进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％；检验、包装：按质量标准检验，成品按重量进行包装，即得复合菌剂。

实施例2

一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，

（1）将苏氨酸废水经过格栅后，进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，通过初沉池，促进废水中油脂的浮升，降低悬浮物的含量；

（2）制备物理吸附剂

按照镁橄榄石粉、贝壳粉、高岭土、造孔剂质量比为3:2:3:5的质量比混合，搅拌均匀后置于造粒机中，加入混合料22-25％（重量）的水，造粒，得到粒径为3～5mm的球形生坯；95℃条件下干燥20h，在1050℃条件下煅烧1h，得到物理吸附剂。

（3）经过初沉池处理的废水进入曝气池，曝气池内按照每吨污水添加0.5kg的添加量将物理吸附剂添加到污水中；

经过物理吸附剂处理后，部分NH₃-N、硫酸根被去除；

(4)经过曝气处理的废水进入沉淀池，调节pH为6.5-7.0，每吨废水每次投加复合菌剂10克，污水在沉淀池中停留的时间控制为24小时后排出。

所述复合菌剂由微生物菌剂、藻类菌剂制备而成；

优选地，所述复合菌剂的活性成分包括下列体积比的原料：

节杆菌7份、假单胞菌6份、红球菌7份、解淀粉芽孢杆菌5份、溶纸梭菌5份、斜生栅藻4份；

所述节杆菌为（arthrobacter sp）CGMCC NO.7779(CN103333837);

所述假单胞菌为（Pseudomonas stutzeri）CCTCC NO.2012281；

所述红球菌为红球菌（Rhodococcus sp.）CGMCC NO.6924；

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述溶纸梭菌为（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395；

所述斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015（CN103484374A）

将以上节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌按照常规培养浓度均控制在1×10⁸个/克，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌、斜生栅藻菌液7:6:7:5:5:4的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；

将混合液体和载体按照重量比为2:3混合即得复合菌剂

所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：凹凸棒土 4份、蒙脱土3份、秸秆粉3份、高岭土2份，上述凹凸棒土、蒙脱土、秸秆粉、高岭土均为100目。

将混合液体和载体按重量比混合后，将混合物料进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％；检验、包装：按质量标准检验，成品按重量进行包装，即得复合菌剂。

实施例3 处理废水效果实例

取阜丰生产车间，苏氨酸发酵废水，分别按照实施例1-2方法釜底料进入污水处理系统，取样测定COD、氨氮、总氮数据；

对照组1与实施例1相比，不添加物理吸附剂；对照2组与实施例1相比不添加复合菌剂。取样测定COD、氨氮、SS、出水磷含量及澄清度试验数据如下表1：

表1

	COD去除率	氨氮去除率	磷去除率	出水磷含量	澄清度
						对照1组	47.7%	43.5%	51.7%	＞0.5mg/L	11cm
对照2组	46.5%	60.7%	62.3%	＞0.5mg/L	10cm
						实施例1组	99.8%	99.4%	99.7%	＜0.5mg/L	27cm
实施例2组	99.7%	99.5%	99.3%	＜0.5mg/L	28cm

以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种修复L-苏氨酸发酵废水的环保工艺，其特征在于，包括下述步骤：

（1）将苏氨酸废水经过格栅后，进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池；

（2）制备物理吸附剂；

（3）经过初沉池处理的废水进入曝气池，曝气池内按照每吨污水添加0.5kg的添加量将物理吸附剂添加到污水中；

(4)经过曝气处理的废水进入沉淀池，调节pH为6.5-7.0，添加复合菌剂深度处理。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述物理吸附剂的制备方法为：按照镁橄榄石粉、贝壳粉、高岭土、造孔剂质量比为3:2:3:5的质量比混合，搅拌均匀后置于造粒机中，加入混合料22-25％（重量）的水，造粒，得到粒径为3～5mm的生坯；95℃条件下干燥20h，然后在1050℃条件下煅烧1h，即得。

3. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述复合菌剂由微生物菌剂、藻类菌剂制备而成。

4.根据权利要求1-3所述的工艺，其特征在于，所述复合菌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。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，

所述节杆菌为（arthrobacter sp）CGMCC NO.7779;

所述假单胞菌为（Pseudomonas stutzeri）CCTCC NO.2012281；

所述红球菌为（Rhodococcus sp.）CGMCC NO.6924；

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述溶纸梭菌为（Clostridium papyrosolvens）ATCC 700395；

所述斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015。

6.根据权利要求1-5所述的工艺，其特征在于，所述复合菌剂的制备方法为：将节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌按照常规培养浓度均控制在1×10⁸个/克，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将节杆菌、假单胞菌、红球菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌、斜生栅藻菌液按照体积比混合，静置6小时，得到混合液体，将混合液体和载体按照重量比为2:3混合即得复合菌剂。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述载体由下述重量配比的原料组成：凹凸棒土 4份、蒙脱土3份、秸秆粉3份、高岭土2份。

8. 权利要求1-7所述工艺用于L-苏氨酸发酵废水处理的用途。