申请日2016.06.22
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号C02F9/14; C02F103/36
摘要
本发明涉及一种处理黄原胶生产废水的生化制剂，所述制剂包括物理制剂和复合菌剂，所述复合菌剂包括下列体积比的原料：铜绿假单孢菌4份、赭绿青霉4份、嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份、解淀粉芽孢杆菌3份、溶纸梭菌2份、斜生栅藻2份。该生化制剂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。
权利要求书
1.一种处理黄原胶生产废水的生化制剂，所述制剂包括物理制剂和复合菌剂。
2.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述物理制剂为：按照镁橄榄石粉、贝壳粉、高岭土、壳聚糖、造孔剂质量比为3:2:3:1:5的质量比混合，搅拌均匀后置于造粒机中，加入占混合料22-25%(w/w)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所述的制剂，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所述的制剂，其特征在于，所述复合菌剂包括下列体积比的原料：
铜绿假单孢菌4份、赭绿青霉4份、嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份、解淀粉芽孢杆菌3份、溶纸梭菌2份、斜生栅藻2份。
5.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，
所述铜绿假单孢菌为(Pseudomonas aeruginosa)ATCC 15442;
所述赭绿青霉为(penicillium ochrochlorron)CGMCC NO.4390;
所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌为(Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC 53993;
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所述的制剂，其特征在于，所述复合菌剂的制备方法为：将铜绿假单孢菌、赭绿青霉、嗜酸氧化亚铁硫杆菌、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，然后按照体积比混合，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1:2混合即得复合菌剂。
7.根据权利要求6所述的制剂，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所述制剂用于黄原胶生产废水处理的用途。
说明书
黄原胶生产废水的生化制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物发酵行业黄原胶清洁生产领域，具体提供一种黄原胶生产废水的生化制剂及其制备方法。
背景技术
黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Regional Research Laboratories，NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthom onas cam pestris)NRRLB21459发现了分泌的中性水溶性多糖，又称为汉生胶。它是由葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸以218∶2∶2的摩尔比组成的一种微生物胞外杂多糖，其“五糖重复单元”主链由2个D-葡萄糖分子经β-1，4糖苷键连接而成，具有类似纤维素的骨架结构，每2个葡萄糖中的一个碳键上连接有一个由2个甘聚糖和1个葡萄糖醛酸组成的三糖侧链。黄原胶独特的分子结构赋予了它众多卓越的理化性能，如良好的增稠性、触变性、乳化性、假塑性等。它还有一个重要的特性是能够与其他多聚糖产生交互作用导致黏度增加，同时，还是一种经反复确认的无毒安全的绿色物质，因此成为食品工业中广泛使用的一种细菌多糖和目前国际上性能最优越的生物胶之一。自20世纪60年代初美国Kelco公司投入工业化生产以来，黄原胶产品在食品、轻工、医药、纺织、化妆品、石油开采和消防等领域得到了非常广泛的应用。
目前，黄原胶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黄原胶的主流方法。发酵法生产黄原胶需经过发酵、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。
随着对黄原胶的需求猛增，我国已成为全球最大的黄原胶生产国。因为黄原胶是生物发酵多糖，必然会带来发酵废液污染的问题，由于黄原胶具有不溶机剂，易溶于水的特点所以在生产中需要向发酵液中添加大量有机溶剂，将黄原胶从发酵液中沉淀出来，再以蒸馏方获得产品，其提取产生的废水特点是含大量菌体和和有机物(COD)，还有精馏塔回收酒后的外排废水和设备清洗，主要污染物为未利用的淀粉、蛋白质等有机物。黄原胶废水还有一个明显特点就是含有胶类物质，难以降解处理，含有大量的发酵污染物，主要含有部分氯化钠、硝酸钠、氯化钙等无机盐及大量的糖类和有机分子物质如残糖、乙酸、丙酮酸等，CODcr在4000mg/L以上。如果处理不好，不仅会污染环境，还会浪费其中的生物物质，同时对我国的水资源构成威胁，将严重制约企业的发展。
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，制约了黄原胶行业的发展。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。
目前对黄原胶废水的处理方法各有不同，物理法能够较快速的去除废水中的物质，但其缺点也不容忽视，如设备要经常清洗等，阻止该法在废水处理中的广泛应用。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。
化学法降解过程则简单但无规则。黄原胶在高温状态下，可以与氧化性物质发生热降解，但此法需要大量的热量。而目前的生物处理方法均需要预处理如絮凝、气浮等。与物理法、化学相比，微生处理废水具有经济高效等显著特点并可实现废水处理的资源化、无害，使得微生物法始终在中占有重要位置。
发明内容
本发明的目的是针对传统工艺的不足，提供了一种处理黄原胶生产废水的生化制剂及其制备方法，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：
处理黄原胶生产废水的生化制剂，所述制剂包括物理制剂和复合菌剂;
使用该生化制剂对黄原胶废水进行处理的方法包括：
(1)将黄原胶废水经过格栅后，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、壳聚糖、造孔剂质量比为3:2:3:1:5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0.4kg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、磷被去除;
(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：
铜绿假单孢菌4份、赭绿青霉4份、嗜酸氧化亚铁硫杆菌3份、解淀粉芽孢杆菌3份、溶纸梭菌2份、斜生栅藻2份;
所述铜绿假单孢菌为铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC15442;
所述赭绿青霉为(penicillium ochrochlorron)CGMCC NO.4390(CN102174411);
所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC 53993;
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)。
将以上铜绿假单孢菌、赭绿青霉、嗜酸氧化亚铁硫杆菌、解淀粉芽孢杆菌、溶纸梭菌、斜生栅藻，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，将上述铜绿假单孢菌、赭绿青霉、嗜酸氧化亚铁硫杆菌、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1:2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、磷被去除，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、壳聚糖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。