黃原膠發酵廢物的生物處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及黃原膠發酵廢物的生物處理工藝，其是將發酵菌體蛋白制備飼料，污水經過生物處理和物理處理后排放；所述生物處理劑包括下列體積比的原料：銅綠假單胞菌5份、赭綠青霉3份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份、紅球菌3份、解淀粉芽孢桿菌4份、溶紙梭菌2份、斜生柵藻1份；其含有多種對難降解污染物有優良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，有良好的降解效果，其有廣闊的應用前景。
【專利說明】
黃原膠發酵廢物的生物處理工藝
技術領域
[0001] 本發明涉及生物發酵行業黃原膠清潔生產領域，具體提供一種黃原膠發酵廢物的 生物處理工藝。
【背景技術】
[0002] 黃原膠（xanthan gum)是20世紀50年代美國農業部的北方研究室(Northern Regional Research Laboratories，NRRL)從野油菜黃單抱菌（Xanthorn onas cam pestris) NRRLB21459發現了分泌的中性水溶性多糖，又稱為漢生膠。它是由葡萄糖、甘露糖和葡萄糖 醛酸以218:2:2的摩爾比組成的一種微生物胞外雜多糖，其"五糖重復單元"主鏈由2個D-葡 萄糖分子經β-l，4糖苷鍵連接而成，具有類似纖維素的骨架結構，每2個葡萄糖中的一個碳 鍵上連接有一個由2個甘聚糖和1個葡萄糖醛酸組成的三糖側鏈。黃原膠獨特的分子結構賦 予了它眾多卓越的理化性能，如良好的增稠性、觸變性、乳化性、假塑性等。它還有一個重要 的特性是能夠與其他多聚糖產生交互作用導致黏度增加，同時，還是一種經反復確認的無 毒安全的綠色物質，因此成為食品工業中廣泛使用的一種細菌多糖和目前國際上性能最優 越的生物膠之一。自20世紀60年代初美國Kelco公司投入工業化生產以來，黃原膠產品在食 品、輕工、醫藥、紡織、化妝品、石油開采和消防等領域得到了非常廣泛的應用。
[0003] 目前，黃原膠的生產方法主要有發酵法、蛋白質水解法和化學合成法三種，其中微 生物發酵法已經成為生產黃原膠的主流方法。發酵法生產黃原膠需經過發酵、膜過濾、濃縮 結晶、離心分離、離子交換、干燥、篩分、包裝等工藝操作，濃縮液離心分離后將產生大量的 雜質氨基酸、蛋白質、殘糖、無機鹽等物質。
[0004] 隨著對黃原膠的需求猛增，我國已成為全球最大的黃原膠生產國。因為黃原膠是 生物發酵多糖，必然會帶來發酵廢液污染的問題，由于黃原膠易溶于水，在生產中需要向發 酵液中添加大量有機溶劑，將黃原膠從發酵液中沉淀出來，再以蒸餾方獲得產品，其提取產 生的污水特點是含大量菌體和和有機物(C0D)，還有精餾塔回收酒后的外排污水和設備清 洗，主要污染物為未利用的淀粉、蛋白質等有機物。黃原膠污水還有一個明顯特點就是含有 膠類物質，難以降解處理，含有大量的發酵污染物，主要含有部分氯化鈉、硝酸鈉、氯化鈣等 無機鹽及大量的糖類和有機分子物質如殘糖、乙酸、丙酮酸等，CODcr在4000mg/L以上。如果 處理不好，不僅會污染環境，還會浪費其中的生物物質，同時對我國的水資源構成威脅，將 嚴重制約企業的發展。
[0005] 整個生產黃原膠的環節所產生的污水含有高濃度的工業C0D、氨氮等污染物，處理 成本較高，制約了黃原膠行業的發展。雖然生產企業、科研機構及有關的大專院校都對治理 進行了大量的研究。但是，目前國內外都還沒有成熟的成套技術應用于生產實踐。主要的問 題是一次性投資過大，或者日常運行費用過高，多數廠家無法承受，不得不長期維持超標排 放的現狀。
[0006] 目前對黃原膠污水的處理方法各有不同，物理法能夠較快速的去除污水中的物 質，但其缺點也不容忽視，如設備要經常清洗等，阻止該法在污水處理中的廣泛應用。現有 技術中還有采用物理吸附用于污水處理，吸附法主要依賴于吸附劑巨大的比表面積，通過 物理吸附或化學吸附來除去水中的污染物。活性炭因具有豐富的孔隙結構和巨大的比表面 積，且其化學穩定性好，吸附能力強，常被作為一種重要的吸附劑材料被廣泛應用，但其成 本較高。還有利用凹凸棒土等非金屬離子礦物進行吸附，但天然非金屬礦物作為吸附劑有 以下幾點局限性:天然非金屬礦物密度較大且比表面積有限，天然非金屬礦物表面多帶負 電，且直接采用天然非金屬粉礦如粘土類礦物作為吸附劑，會存在吸附后固液難以分離的 問題。
[0007] 化學法降解過程則簡單但無規則。黃原膠在高溫狀態下，可以與氧化性物質發生 熱降解，但此法需要大量的熱量。而目前的生物處理方法均需要預處理如絮凝、氣浮等。與 物理法、化學法相比，微生處理污水具有經濟高效等顯著特點并可實現污水處理的資源化、 無害，使得微生物法始終占有重要位置。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是針對傳統工藝的不足，提供了一種黃原膠發酵廢物的生物處理工 藝，其大幅降低了生產成本，生產過程操作簡便，產品質量穩定可靠。符合資源綜合利用、節 能減排的要求，同時減少了廢液排放，減輕了污水處理負擔，帶來了巨大的經濟效益和環保 效益。為了實現本發明目的，采用如下技術方案： 黃原膠發酵廢物的生物處理工藝，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將黃原膠發酵液(黃單胞菌發酵液)過濾收集除菌液(除菌液用于制備黃原膠，剩余 殘液為五歲）和菌體蛋白，將菌體蛋白制備伺料； 所述飼料的制備方法為:在菌體蛋白中加入等質量的豆渣，調節pH值12，緩慢加熱至80 °C，然后攪拌水解30分鐘，最后調pH至7.0-7.5;然后，添加秸桿粉、魚骨粉、酒糟，邊添加邊 攪拌至糊狀;最后通入蒸汽升溫至l〇5°C，蒸餾10分鐘；其中秸桿粉、魚骨粉、酒糟以及豆渣 的質量比例為3:3:2:5，最后將蒸餾物烘干、粉碎后獲得粉狀營養飼料； (2) 將黃原膠污水經過格柵后，進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，通 過初沉池，促進污水中油脂的浮升，降低懸浮物的含量； (3) 制備物理吸附劑 按照鎂橄欖石粉、貝殼粉、高嶺土、殼聚糖、造孔劑質量比為3:2:3:1:5的質量比混合， 攪拌均勻后置于造粒機中，加入混合料22-25% (重量）的水，造粒，得到粒徑為3~5mm的球 形生坯;95 °C條件下干燥20h，在1050 °C條件下煅燒lh，得到物理吸附劑。
[0009] (4)經過初沉池處理的污水進入曝氣池，曝氣池內按照每噸污水添加0.4kg的添加 量將物理吸附劑添加到污水中； 經過物理吸附劑處理后，部分NH3-N、硫酸根、磷被去除； (5)經過曝氣處理的污水進入沉淀池，調節pH為6.5-7.0，每噸污水每次投加復合菌劑 1 〇克，污水在沉淀池中停留的時間控制為24小時后排出。
[0010] 所述復合菌劑由微生物菌劑、藻類菌劑制備而成； 優選地，所述復合菌劑的活性成分包括下列體積比的原料： 銅綠假單胞菌5份、赭綠青霉3份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份、紅球菌3份、解淀粉芽孢桿 菌4份、溶紙梭菌2份、斜生柵藻1份； 所述銅綠假單胞菌為銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC15442; 所述赫綠青霉為（penicillium ochrochlorron)CGMCC N0.4390(CN102174411); 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobaci llus ferrooxidans)ATCC 53993； 所述紅球菌為紅球菌(7? Aodococcws )CGMCC NO. 6924 所述角軍淀粉芽抱桿菌為（5 a m y 1 ο 1 i quefaciens )ATCC 23843 ； 所述溶?氏梭菌為（Cpapyrosol vens)klCC 700395； 所述斜生柵藻為（Scenedesmus obliquus)CGMCC N〇.8015(CN103484374A)〇
[0011] 將以上銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、 溶紙梭菌、按照常規培養濃度均控制在1 X 1〇8個/克，將斜生柵藻培養至濃度為1 X 1〇5個/ml 的藻液，將上述銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、解淀粉芽孢桿菌、溶紙梭 菌、斜生柵藻菌液按照體積比混合，靜置6小時，得到混合液體； 將混合液體和載體按照重量比為1:2混合即得復合菌劑 所述吸附劑載體由下述重量配比的原料組成：凹凸棒土 4份、蒙脫土3份、秸桿粉3份、 高嶺土2份，上述凹凸棒土、蒙脫土、秸桿粉、高嶺土均為100目。
[0012] 將混合液體和載體按重量比混合后，將混合物料進行干燥，干燥溫度為20-50°C， 干燥后含水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質量標準檢驗，成品按重量進行包裝，即得復合菌 劑。
[0013] 本發明提供的載體，不僅能夠擴大載體的比表面積，而且具有抗拉強度大、分布均 勻、比表面積大，使用壽命長等特點； 本發明提供的載體能夠大大提高微生物的附著量，增加整體附著的生物膜量，反應槽 中的微生物濃度得以提高，并且能夠減少污泥產生量； 本發明取得的有益效果： 1鎂橄欖石常用作耐火材料:制做鎂橄欖石磚，用于鋼包，玻璃熔窯中作為電爐出鋼口 填充料主要原料等，但對其開發應用比較單一，且鎂橄欖石的上述耐火材料用途對粒度要 求嚴格，僅需要粗粒度和中粒度，使得細粉沒有用途，再加上鎂橄欖石易脆造成在開發中產 生大量細粉，上述鎂橄欖石細粉用于填溝，造成了資源浪費。而濕法生產線產生的細粉部分 隨河水漂走，造成嚴重的環境污染。
[0014] 本發明采用物理吸附后，不僅廢物利用了鎂橄欖石細粉，而且經過物理吸附，部分 NH3-N、硫酸根、磷被去除，大大降低了后續生物處理的時間和生物處理菌劑的投加量，也降 低了處理費用。
[0015] 2復合菌劑專門針對經過物理吸附，除去大部分氨氮硫酸根后的污水進行設計，將 各種能形成優勢菌群的菌種，配制成高效微生物制劑，按一定量投加到污水處理系統中，加 速微生物對污染物的降解，以提高系統的生物處理效率，保證系統穩定運行。其含有多種對 難降解污染物有優良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協調，互不拮抗，活性 高，生物量大，繁殖快，投加在污水處理系統中，對大分子、難降解物質有良好的降解效果， 對傳統的氨酸過程排放污水有獨特的處理效果。適于本申請制備方法產生污水排放處理， 可提高處理水量和處理水質，降低運行費用，促進達標排放。
[0016] 3吸附劑為含有凹凸棒土為主體的天然材料，含有一定數量的黏粒，使其在水溶 液中有不同程度的電負性，這種電負性的變化與原污水中呈現相對穩定的懸浮顆粒發生電 中和、吸附等過程，破壞原污水的電位平衡，加劇懸浮顆粒之間的碰撞，使得絮凝下降的效 果增強。且上述凹凸棒土、蒙脫土、秸桿、高嶺土載體中含有一定量的礦物質，有效分散于污 水時，其自身具有的陽離子交換量在絮凝過程中發揮積極輔助作用，高嶺土為高分子陽離 子絮凝劑，在污水處理中發揮其網捕和架橋功能，吸附效果獲得提高。
[0017]
【具體實施方式】
[0018] 實施例1 黃原膠發酵廢物的生物處理工藝，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將黃原膠發酵液(黃單胞菌發酵液)過濾收集除菌液(除菌液用于制備黃原膠)和菌 體蛋白，制備伺料； 所述飼料的制備方法為:在菌體蛋白中加入等質量的豆渣，調節pH值12，緩慢加熱至80 °C，然后攪拌水解30分鐘，最后調pH至7.0;然后，添加秸桿粉、魚骨粉、酒糟，邊添加邊攪拌 至糊狀;最后通入蒸汽升溫至l〇5°C，蒸餾10分鐘；其中秸桿粉、魚骨粉、酒糟以及豆渣的質 量比例為3:3:2:5，最后將蒸餾物烘干、粉碎后獲得粉狀營養飼料； (2) 將黃原膠污水經過格柵后，進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，通 過初沉池，促進污水中油脂的浮升，降低懸浮物的含量； (3) 制備物理吸附劑 按照鎂橄欖石粉、貝殼粉、高嶺土、殼聚糖、造孔劑質量比為3:2:3:1:5的質量比混合， 攪拌均勻后置于造粒機中，加入混合料25% (重量)的水，造粒，得到粒徑為3~5_的球形生 坯;95 °C條件下干燥20h，在1050 °C條件下煅燒lh，得到物理吸附劑。
[0019] (4)經過初沉池處理的污水進入曝氣池，曝氣池內按照每噸污水添加0.4kg的添加 量將物理吸附劑添加到污水中； 經過物理吸附劑處理后，部分NH3-N、硫酸根、磷被去除； (5)經過曝氣處理的污水進入沉淀池，調節pH為7.0，每噸污水每次投加復合菌劑10克， 污水在沉淀池中停留的時間控制為24小時后排出。
[0020]所述復合菌劑由微生物菌劑、藻類菌劑制備而成； 所述復合菌劑的活性成分包括下列體積比的原料： 銅綠假單胞菌5份、赭綠青霉3份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份、紅球菌3份、解淀粉芽孢桿 菌4份、溶紙梭菌2份、斜生柵藻1份； 所述銅綠假單胞菌為銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC15442; 所述赫綠青霉為（penicillium ochrochlorrorOCGMCC N0.4390(CN102174411); 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（A c i d i t h i o b a c i 11 u s ferrooxidans)ATCC 53993； h o d o c o c c u s sp. )CGMCC NO. 6924 所述角軍淀粉芽抱桿菌為（5 a?77o7i<7t/e/aci e/?s)ATCC 23843; 所述溶紙梭菌為（C _/osi_r it/pa _r oso_/ )ATCC 700395; 所述斜生柵藻為（Scenedesmus obliquus)CGMCC N〇.8015(CN103484374A)〇 [0021]將以上銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、 溶紙梭菌、按照常規培養濃度均控制在1 X 1〇8個/克，將斜生柵藻培養至濃度為1 X 1〇5個/ml 的藻液，將上述銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、 溶紙梭菌、斜生柵藻菌液按照體積比混合，靜置6小時，得到混合液體； 將混合液體和載體按照重量比為1:2混合即得復合菌劑 所述吸附劑載體由下述重量配比的原料組成：凹凸棒土 4份、蒙脫土3份、秸桿粉3份、 高嶺土2份，上述凹凸棒土、蒙脫土、秸桿粉、高嶺土均為100目。
[0022]將混合液體和載體按重量比混合后，將混合物料進行干燥，干燥溫度為20_50°C， 干燥后含水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質量標準檢驗，成品按重量進行包裝，即得復合菌 劑。
[0023] 實施例2 黃原膠發酵廢物的生物處理工藝，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將黃原膠發酵液(黃單胞菌發酵液)過濾收集除菌液(除菌液用于制備黃原膠)和菌 體蛋白，制備伺料； 所述飼料的制備方法為:在菌體蛋白中加入等質量的豆渣，調節pH值12，緩慢加熱至80 °C，然后攪拌水解30分鐘，最后調pH至7.5;然后，添加秸桿粉、魚骨粉、酒糟，邊添加邊攪拌 至糊狀;最后通入蒸汽升溫至l〇5°C，蒸餾10分鐘；其中秸桿粉、魚骨粉、酒糟以及豆渣的質 量比例為3:3:2:5，最后將蒸餾物烘干、粉碎后獲得粉狀營養飼料； (2) 將黃原膠污水經過格柵后，進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，通 過初沉池，促進污水中油脂的浮升，降低懸浮物的含量； (2)制備物理吸附劑 按照鎂橄欖石粉、貝殼粉、高嶺土、殼聚糖、造孔劑質量比為3:2:3:1:5的質量比混合， 攪拌均勻后置于造粒機中，加入混合料25% (重量)的水，造粒，得到粒徑為3~5_的球形生 坯;95 °C條件下干燥20h，在1050 °C條件下煅燒lh，得到物理吸附劑。
[0024] (3)經過初沉池處理的污水進入曝氣池，曝氣池內按照每噸污水添加0.4kg的添加 量將物理吸附劑添加到污水中； 經過物理吸附劑處理后，部分NH3-N、硫酸根、磷被去除； (4)經過曝氣處理的污水進入沉淀池，調節pH為7.0，每噸污水每次投加復合菌劑10克， 污水在沉淀池中停留的時間控制為24小時后排出。
[0025]所述復合菌劑由微生物菌劑、藻類菌劑制備而成； 所述復合菌劑的活性成分包括下列體積比的原料： 銅綠假單胞菌4份、赭綠青霉4份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份、紅球菌2份、解淀粉芽孢桿 菌3份、溶紙梭菌1份、斜生柵藻1份； 所述銅綠假單胞菌為銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC15442; 所述赫綠青霉為（penicillium ochrochlorrorOCGMCC N0.4390(CN102174411); 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（A c i d i t h i o b a c i 11 u s ferrooxidans)ATCC 53993； 所述紅球菌為紅球菌(7? A oc/ ococct/s Sj〇.)CGMCC NO.6924 所述角軍淀粉芽抱桿菌為（5 a c i a/??7 i g we/a c i e/] )ATCC 23843; C lostridium papyrosolven *s)ATCC 700395 ； 所述斜生柵藻為（Scenedesmus obliquus)CGMCC N〇.8015(CN103484374A)〇 [0026]將以上銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、 溶紙梭菌、按照常規培養濃度均控制在1 X 1〇8個/克，將斜生柵藻培養至濃度為1 X 1〇5個/ml 的藻液，將上述銅綠假單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、 溶紙梭菌、斜生柵藻菌液按照體積比混合，靜置6小時，得到混合液體； 將混合液體和載體按照重量比為1:2混合即得復合菌劑 所述吸附劑載體由下述重量配比的原料組成：凹凸棒土 4份、蒙脫土3份、秸桿粉3份、 高嶺土2份，上述凹凸棒土、蒙脫土、秸桿粉、高嶺土均為100目。
[0027]將混合液體和載體按重量比混合后，將混合物料進行干燥，干燥溫度為20_50°C， 干燥后含水量為20-30% ;檢驗、包裝：按質量標準檢驗，成品按重量進行包裝，即得復合菌 劑。
[0028] 實施例3 試驗效果說明 粉狀營養飼料試驗效益，試驗用豬為杜洛克 試驗表明，給予本發明制備營養飼料較之普通飼料，豬生長能力明顯高于對照組，飼養 期間實驗組發生腹瀉、便秘等消化道疾病明顯減少，糞便臭味也明顯降低，蚊蠅數量也比對 照組少，經濟效益明顯提高。
[0029] 處理污水效果實例 取阜豐生產車間，黃原膠發酵污水，分別按照實施例1-2方法釜底料進入污水處理系 統，取樣測定C0D、氨氮、總氮數據； 對照1組與實施例1相比，不添加物理吸附劑;對照2組與實施例1相比不添加復合菌劑。 取樣測定C0D、氨氮、SS、出水磷含量及澄清度試驗數據如下表1:
以上列舉的僅是本發明的最佳具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有 許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形， 均應認為是本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 黃原膠發酵廢物的生物處理工藝，其特征在于，將發酵菌體蛋白制備飼料，污水經過 生物處理和物理處理后排放。2. 根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，步驟如下： (1) 將黃原膠發酵液過濾，收集菌體蛋白制備飼料； (2) 將黃原膠污水經過格柵后，進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池； (3) 制備物理吸附劑； (4) 經過初沉池處理的污水進入曝氣池，曝氣池內按照每噸污水添加 0.4kg的添加量將 物理吸附劑添加到污水中； (5 )經過曝氣處理的污水進入沉淀池，調節pH為6.5-7.0，添加復合菌劑處理。3. 根據權利要求1-2所述的工藝，其特征在于，所述物理吸附劑的制備方法為:將鎂橄 欖石粉、貝殼粉、高嶺土、殼聚糖、造孔劑按照3:2:3:1:5的質量比混合，攪拌均勻后置于造 粒機中，加入混合料22-25 % (重量)的水，造粒，得到粒徑為3~5_的生坯;然后95°C條件下 干燥20h，最后在1050 °C條件下煅燒lh，即得。4. 根據權利要求1-3所述的工藝，其特征在于，所述復合菌劑的活性成分包括下列體積 比的原料： 銅綠假單胞菌5份、赭綠青霉3份、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份、紅球菌3份、解淀粉芽孢桿 菌4份、溶紙梭菌2份、斜生柵藻1份； 所述銅綠假單胞菌為ATCC 15442; 所述赭綠青霉為CGMCC N0.4390; 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌ATCC 53993; 所述紅球菌為CGMCC N0.6924 所述解淀粉芽孢桿菌為ATCC 23843; 所述溶紙梭菌為ATCC 700395; 所述斜生柵藻為CGMCC No.8015。5. 根據權利要求1-4所述的工藝，其特征在于，所述復合菌劑的制備方法為:將銅綠假 單胞菌、赭綠青霉、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌、紅球菌、解淀粉芽孢桿菌、溶紙梭菌分別培養至濃 度為1 X 108個/克，將斜生柵藻培養至濃度為1 X 105個/ml的藻液，按照所述體積比混合，靜 置6小時，得到混合液體;將混合液體和載體按照重量比為1:2混合即得復合菌劑。6. 根據權利要求5所述的工藝，其特征在于，所述載體由下述重量配比的原料組成：凹 凸棒土 4份、蒙脫土3份、秸桿粉3份、高嶺土2份。7. 權利要求1-6所述工藝用于黃原膠生產污水處理的用途。
【文檔編號】A23K10/26GK106045201SQ201610500625
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】盧松, 許傳娟, 李曉永, 徐淑偉, 高啟超, 杜鵬, 高雷
【申請人】內蒙古阜豐生物科技有限公司