利用生物制劑處理蘇氨酸發(fā)酵廢水的環(huán)保工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】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。
【專(zhuān)利說(shuō)明】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】
[0001] 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(xiě)為T(mén)hr)，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(lài)氨酸、蛋氨酸以外的發(fā)展最迅速的第三大氨基酸。
[0002] 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柏、酵母等。其氨 基酸種類(lèi)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(lèi)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(zhuān)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(chǎng)家無(wú)法承受， 不得不長(zhǎng)期維持超標(biāo)排放的現(xiàn)狀。
[0003] 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】

[0004] 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。
[0005] (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°C，進(jìn)膜壓力為2. Obar，過(guò)濾回收菌體蛋白，并收集濾液。
[0006] (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°C，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I X IO8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。
[0007] 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(xiàn)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。
[0008] 所述放線(xiàn)菌為放線(xiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(Ai' ) ATCC19718 (參見(jiàn)文獻(xiàn) Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea, 2QQ?>) 所述紅球菌為紅球菌（熱ATCC 15906;(參見(jiàn)文獻(xiàn)Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp. Strain RHAl, J. Bacteriol. November 2001)； 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium)ATCC 24725 (參見(jiàn)文獻(xiàn) APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Febl994, p709-714) 將以上放線(xiàn)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 X IO8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°C，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。
[0009] 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，最后靜直3天，將液體排出。
[0010] 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(zhuān)門(mén)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。
[0011]

【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。
[0012] (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°C，進(jìn)膜壓力為2. Obar，過(guò)濾回收殘余菌體蛋白，并收集濾液。
[0013] (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°C，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I X IO8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。
[0014] 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(xiàn)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。
[0015] 所述放線(xiàn)菌為放線(xiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(Ai' ) ATCC19718 (參見(jiàn)文獻(xiàn) Complete Genome Sequence of the Ammonia-Oxidizing Bacterium and Obligate Chemolithoautotroph Nitrosomonas europaea, 2QQ?>) 所述紅球菌為紅球菌（熱ATCC 15906;(參見(jiàn)文獻(xiàn)Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp. Strain RHAI, J. Bacteriol. November 2001)； 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium)ATCC 24725 (參見(jiàn)文獻(xiàn) APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Febl994, p709-714) 將以上放線(xiàn)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 X IO8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°C，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。
[0016] 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，最后靜直3天，將液體排出。
[0017] 實(shí)施例2 取阜豐蘇氨酸發(fā)酵車(chē)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) - 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體見(jiàn)表1 : 表1

【權(quán)利要求】
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°C，進(jìn) 膜壓力為2. Obar，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°C，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(xiàn)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1X 1〇8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(xiàn)菌為放線(xiàn)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(AYtmsofflmas etfropaea) ATCC 19718; 所述紅球菌為紅球菌rAot/ocAroiAs) ATCC 15906; 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium) ATCC 24725。
4. 權(quán)利要求1 一 3所述工藝用于清潔生產(chǎn)蘇氨酸的用途。
【文檔編號(hào)】C02F103/36GK104276732SQ201410559142
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月19日
【發(fā)明者】盧松, 張傳森, 王均成, 時(shí)夫龍, 曹光華, 李亞靜 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司