申请日2017.05.31
公开(公告)日2017.09.26
IPC分类号C12P39/00; C12P19/04; C12P9/00; C12P7/56; C12P21/00; C12R1/02; C12R1/225; C12R1/46
摘要
本发明公开了一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法，属于废水处理技术领域，包括：1)将玉米淀粉黄浆废水发酵处理至pH值至3以下，然后过滤，得到澄清滤液;2)将澄清滤液过柱处理，收集过柱液;3)将过柱液作为基础培养基，向基础培养基中加入木醋杆菌，恒温发酵后，收集发酵残液，并取出细菌纤维素膜，将细菌纤维素膜清洗、除杂、浸泡;4)向发酵残液中加入生石灰，沉淀蛋白质，过滤，得到粗蛋白，并收集滤液;5)向滤液加中加入生石灰，静置沉淀，制得粗乳酸钙;或者，将滤液过阴离子交换树脂，热水洗脱，制得乳酸溶液。该方法能生产出高附加值的系列副产品，同时达到废水处理的目的，黄浆废水中BOD5和CODCr去除率分别达到98.9%和97.6%左右。
权利要求书
1.一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将玉米淀粉黄浆废水发酵处理至pH值至3以下，然后将发酵处理后的废水过滤，得到澄清滤液;
2)采用多胺基弱碱性离子交换树脂装柱，将澄清滤液过柱处理，收集过柱液;
3)将过柱液作为基础培养基，向基础培养基中加入木醋杆菌，静置，恒温发酵6～10天后，收集发酵残液，并取出细菌纤维素膜，将细菌纤维素膜清洗、除杂、浸泡，直至细菌纤维素膜的pH值为中性;
4)向步骤3)的发酵残液中加入生石灰，调节pH值至8～9，沉淀蛋白质，过滤，得到粗蛋白，并收集滤液;
5)向滤液加中加入生石灰，调节pH值至10～11，静置沉淀，制得粗乳酸钙;或者，将滤液过阴离子交换树脂，热水洗脱，制得乳酸溶液。
2.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，步骤1)中，将玉米淀粉黄浆废水发酵处理至pH值至3以下，具体操作为方法一、方法二或方法三：
方法一：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下放置10～15天进行自然发酵，温度为常温;
方法二：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下接入乳酸菌，温度为常温，发酵时间为3～5天;
方法三：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下接入乳酸菌，温度为40～44℃，发酵时间为1～2天。
3.根据权利要求2所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，所述乳酸菌为保加利亚乳杆菌或嗜热链球菌。
4.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，步骤1)所述过滤是将发酵处理后的废水用150～200目的滤网进行过滤。
5.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，步骤2)中，用多胺基弱碱性离子交换树脂装柱，对澄清滤液过柱处理的具体条件为：
①、上样量：多胺基弱碱性离子交换树脂与澄清滤液的装柱体积比为1：(7～7.5);
②、流速：每分钟每克多胺基弱碱性离子交换树脂过0.5～1mL的澄清滤液，交换容量为1：(6～8);
③、洗脱液：盐酸1:8稀释液，加量为2倍树脂量，浸泡10～20分钟，6～8倍树脂量的去离子水冲洗;
④、将洗脱液用石灰乳中和至pH值为6.5，静置沉淀后，过滤，沉淀即为菲汀。
6.根据权利要求5所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，步骤4)制得的滤液用于沉淀菲汀。
7.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，基础培养基中含有：蔗糖33.2g/L，CaCl23g/L，KH2PO41.2g/L，MgSO4 0.5g/L，乙醇16.2ml/L。
8.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，基础培养基中加入木醋杆菌的量为1%。
9.根据权利要求1所述的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，其特征在于，步骤3)中，是将细菌纤维素膜用去离子水冲洗表面，先浸泡于浓度为1%的NaOH溶液中，煮沸，去除菌体和残液，直至细菌纤维素膜呈乳白色半透明状，然后用去离子水反复洗涤浸泡，直至细菌纤维素膜的pH值为中性。
说明书
一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及玉米淀粉黄浆水的减排处理及循环利用问题，具体涉及一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法。
背景技术
淀粉作为当今工业重要的原料，应用范围广泛，涉及食品、化工、纺织、医药等多种行业。中国是全球第二大淀粉生产国，仅次于美国，其中玉米淀粉所占比例最高。据期货日报报道，2013年世界淀粉产量约6880万吨，其中玉米淀粉占总量的89%，中国淀粉年产量约2500万吨，约占世界淀粉年总量的36.3%，其中玉米淀粉所占比例为94%，剩余6%的淀粉来源于薯类淀粉、小麦淀粉等。伴随全球快速工业化发展，淀粉供求市场存在巨大的商机和经济利益，但目前国内玉米淀粉加工企业采用半封闭式工艺生产，每年会产生大量废水(又称玉米黄浆水)，据报道2013年中国玉米黄浆水排放量约17亿吨以上。
目前，玉米黄浆水根据来源分为两类，一是浸泡水，浸泡工艺中，抽取出玉米中大部分可溶物产生的废水;二是洗涤工艺水，包括玉米破碎洗涤水、胚芽洗涤水、纤维榨水、淀粉洗涤水、淀粉干燥水等废水。玉米淀粉加工过程中生产废水量较大，一般每加工1吨玉米将产生5～13m3废水，经研究人员测定，废水中主要成包括糖类、纤维、蛋白质、脂肪、有机酸、酶、维生素等有机物。其中，第一类浸泡水浓度高，具有“四高一低”的特点，即高化学需氧量(CODCr)(8,000～15,000mg/L)、高悬浮固体(SS)(1,000～3,000mg/L)、高总氮值(240～540mg/L)、高浓度磷酸盐(以P计，约15～130mg/L)，低pH值(4.2～5);第二类工艺水属于中等浓度有机废水，CODCr值是第一类水的1/4～1/8，氨氮值不足20mg/L，磷酸盐浓度在14～32mg/L。总体而言其水质具有富含营养物的特点，但生化性好，BOD5/CODCr大于0.5。作为玉米淀粉加工工业废水，玉米黄浆水具有“四高一低”的特点，富含糖类、蛋白质、磷酸盐等多种营养物质。目前对玉米黄浆水的处理利用主要包括以下几个方面：回收蛋白、生产单细胞蛋白、生产甲烷、有机酸、油脂、类胡萝卜素等。但利用物理化学等方法处理玉米黄浆水不仅难度大、成本高、经济效益差，回收物单一，而且会造成极大地资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法，该方法操作简单，能够有效处理及循环利用废水，同时生产出高附加值的系列副产品。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开的一种玉米淀粉黄浆废水处理的方法，包括以下步骤：
1)将玉米淀粉黄浆废水发酵处理至pH值至3以下，然后将发酵处理后的废水过滤，得到澄清滤液;
2)采用多胺基弱碱性离子交换树脂装柱，将澄清滤液过柱处理，收集过柱液;
3)将过柱液作为基础培养基，向基础培养基中加入木醋杆菌，静置，恒温发酵6～10天后，收集发酵残液，并取出细菌纤维素膜，将细菌纤维素膜清洗、除杂、浸泡，直至细菌纤维素膜的pH值为中性;
4)向步骤3)的发酵残液中加入生石灰，调节pH值至8～9，沉淀蛋白质，过滤，得到粗蛋白，并收集滤液;
5)向滤液加中加入生石灰，调节pH值至10～11，静置沉淀，制得粗乳酸钙;或者，将滤液过阴离子交换树脂，热水洗脱，制得乳酸溶液。
优选地，步骤1)中，将玉米淀粉黄浆废水发酵处理至pH值至3以下，具体操作为方法一、方法二或方法三：
方法一：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下放置10～15天进行自然发酵，温度为常温;
方法二：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下接入乳酸菌，温度为常温，发酵时间为3～5天;
方法三：将玉米淀粉黄浆废水在厌氧条件下接入乳酸菌，温度为40～44℃，发酵时间为1～2天。
优选地，所述乳酸菌为保加利亚乳杆菌或嗜热链球菌。
优选地，步骤1)所述过滤是将发酵处理后的废水用150～200目的滤网进行过滤。
优选地，步骤2)中，用多胺基弱碱性离子交换树脂装柱，对澄清滤液过柱处理的具体条件为：
①、上样量：多胺基弱碱性离子交换树脂与澄清滤液的装柱体积比为1：(7～7.5);
②、流速：每分钟每克多胺基弱碱性离子交换树脂过0.5～1mL的澄清滤液，交换容量为1：(6～8);
③、洗脱液：盐酸1:8稀释液，加量为2倍树脂量，浸泡10～20分钟，6～8倍树脂量的去离子水冲洗;
④、将洗脱液用石灰乳中和至pH值为6.5，静置沉淀后，过滤，沉淀即为菲汀。
优选地，步骤4)制得的滤液用于沉淀菲汀。
基础培养基中含有：蔗糖33.2g/L，CaCl23g/L，KH2PO41.2g/L，MgSO4 0.5g/L，乙醇16.2ml/L。基础培养基中加入木醋杆菌的量为1%。
优选地，步骤3)中，是将细菌纤维素膜用去离子水冲洗表面，先浸泡于浓度为1%的NaOH溶液中，煮沸，去除菌体和残液，直至细菌纤维素膜呈乳白色半透明状，然后用去离子水反复洗涤浸泡，直至细菌纤维素膜的pH值为中性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的玉米淀粉黄浆废水处理的方法，是以玉米淀粉黄浆水为原料，通过乳酸发酵、菲汀提取，BC发酵、提取蛋白、乳酸等步骤。充分利用了玉米淀粉废水中的营养物物质，并回收利用发酵液获得蛋白与乳酸。该方法能够生产出高附加值的系列副产品(菲汀、细菌纤维素、粗蛋白、乳酸)，同时达到废水处理的目的，使得玉米黄浆废水中BOD5和CODCr去除率分别达到98.9%和97.6%左右。这种资源化处理方式一方面解决了BC行业产能不足的问题，降低发酵生产BC原料成本，另一方面使废水得到处理，提升行业经济与环境效益。