CN102642993B - 一种醇类发酵废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种醇类发酵废水的处理方法。它是先去除醇类发酵废水中固型物杂质，再调节醇类发酵废水的pH值为5.0～8.0，然后按接种量为2.5～20％(v/v)接入油脂酵母种子液，发酵温度为25～35℃，发酵时间为2～5天，进行好氧发酵，发酵结束后，收集废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理。按照本发明的方法处理醇类发酵废水，不仅处理效率高，COD去除率高，还能免除如传统厌氧、好氧活性污泥处理方法所需的长时间菌种驯化阶段，同时生产富含油脂、蛋白、核酸、番茄红素以及其它高附加值成分的酵母菌体，只需简单常规的好氧发酵设备，无需如厌氧活性污泥法等使用昂贵复杂的工艺设备，工艺简单，成本低廉。整个发酵过程无需添加任何营养物质，发酵周期较短。
Description
技术领域：
本发明涉及一种醇类发酵废水的处理方法，具体涉及一种利用油脂酵母发酵显著降低醇类发酵废水COD并同时生产高附加值酵母菌体的方法。
背景技术：
近年来，随着石油资源的枯竭，人类对新能源的探索日益增多。通过微生物发酵技术能生产大量的生物液体燃料如丁醇、乙醇等，是解决当前能源危机的一个有效出路。发酵结束后，通过简单的蒸馏技术，可以回收发酵液中的丁醇、乙醇以及丙酮等产物。然而剩下的发酵液富含丁酸、乙酸等有机酸，其COD往往在4000mg/L以上，因此需要后续的废水处理才能达到排放标准。
油脂酵母(oleaginous yeast)，即能利用各种碳源物质高产微生物油脂以及菌体蛋白的酵母，近年来开始被用于各种工业废水的处理。例如，北京化工大学的谭天伟课题组可用粘红酵母处理味精、淀粉、造纸等工业废水，并生产微生物油脂(Bioresour.Technol.2010，101：6092-5)。Venkata Subhash等利用油脂微生物处理玉米芯废水(Bioresour.Technol.，2011，102(19)，9286-9290)。Yousuf等利用油脂酵母处理橄榄油废水等(J.Agric.Food Chem.，2010，58(15)，8630-8635)。与上述发酵废水不同，醇类发酵废水富含丁酸、乙酸等有机酸，COD往往在4000mg/L以上。通常来说，使用内循环厌氧反应器(IC)并利用厌氧活性污泥能处理这种富含有机酸的发酵废水能达到一定的处理效果。但该工艺需要复杂的内循环厌氧反应器，建设成本较高。且活性污泥需要长达数个月的驯化才能达到处理效果，因而处理效率较低。
目前，未见有文献或者专利报道使用油脂酵母处理醇类发酵废水。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够有效处理醇类发酵废水、处理效率高、处理简便、成本低、处理时间短、发酵结束后，能够收集富含油脂、蛋白质、核酸、番茄红素等高附加值产品的酵母菌体的醇类发酵废水的处理方法。
本发明的醇类发酵废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤，去除醇类发酵废水中固型物杂质，再调节醇类发酵废水的pH值为5.0～8.0，然后按接种量为2.5～20％(v/v)接入油脂酵母种子液，发酵温度为25～35℃，发酵时间为2～5天，进行好氧发酵，发酵结束后，收集废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理。
所述的去除醇类发酵废水中固型物杂质优选通过过滤或沉淀去除醇类发酵废水中固型物杂质。
所述的油脂酵母可以为粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、皮状丝孢酵母(Trichosporoncutaneum)、圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)、斯达氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、Trichosporon dermatis和Trichosporn coremiiforme中的任一种。
所述的油脂酵母种子液优选通过以下方法制备，将油脂酵母菌种接入活化培养基中，25～35℃，活化培养24～48小时，所述的活化培养基为葡萄糖或木糖20g/L、蛋白胨10g/L，酵母粉10g/L，余量为水。
所述的收集废水中的酵母菌体优选通过过滤或者离心收集富含油脂、蛋白、核酸、番茄红素以及其它高附加值成分的酵母菌体。
本发明的有益效果如下：
1.按照本发明的方法处理醇类发酵废水，不仅处理效率高，COD去除率高，还能免除如传统厌氧、好氧活性污泥处理方法所需的长时间菌种驯化阶段，同时生产富含油脂、蛋白、核酸、番茄红素以及其它高附加值成分的酵母菌体，具有较好的应用前景。
2.油脂酵母处理醇类废水仅需简单常规的好氧发酵设备，无需如厌氧活性污泥法等使用昂贵复杂的工艺设备(如内循环反应器等)，工艺简单，成本低廉。
3.整个发酵过程无需添加任何营养物质，发酵周期较短，产物酵母菌体收集简单。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对发明的限制。
实施例1：
利用粘红酵母(Rhodotorula glutinis)处理丁醇发酵废水
将粘红酵母(Rhodotorula glutinis)接入100ml的活化培养基中，25℃，活化培养48小时，得到粘红酵母种子液，所述的活化培养基为：葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为25000mg/L，用乙酸调节废水的初始pH值为5.0，以10％(v/v)的接种量接入粘红酵母种子液，28℃下好氧发酵3天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过粘红酵母发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达75％，酵母菌体量为5.5g/L。
实施例2
利用皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)处理丁醇发酵废水
将皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)接入50ml的活化培养基中，35℃，活化培养24小时，得到皮状丝孢酵母种子液，所述的活化培养基为：木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水沉淀，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为23000mg/L，用氢氧化钙调节废水的初始pH值为8.0，以5％(v/v)的接种量接入皮状丝孢酵母种子液，28℃下好氧发酵4天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过皮状丝孢酵母发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达80％，酵母菌体量为6.5g/L。
实施例3
利用圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)处理乙醇发酵废水
将圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)接入80ml的活化培养基中，30℃，活化培养36小时，得到圆红冬孢酵母种子液，所述的活化培养基为：木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水沉淀，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为12000mg/L，用氨水调节废水的初始pH值为6.5，以8％(v/v)的接种量接入圆红冬孢酵母种子液，28℃下好氧发酵2天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过圆红冬孢酵母发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达70％，酵母菌体量为3.8g/L。
实施例4
利用斯达氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)处理乙醇发酵废水
将斯达氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)接入150ml的活化培养基中，30℃，活化培养36小时，得到斯达氏油脂酵母种子液，所述的活化培养基为：木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为21000mg/L，用氢氧化钠调节废水的初始pH值为6.5，以20％(v/v)的接种量接入斯达氏油脂酵母种子液，30℃下好氧发酵5天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过斯达氏油脂酵母发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达78％，酵母菌体量为4.9g/L。
实施例5
利用浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)处理丁醇发酵废水
将浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)接入125ml的活化培养基中，30℃，活化培养36小时，得到浅白隐球酵母种子液，所述的活化培养基为：木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为24000mg/L，用氢氧化钠调节废水的初始pH值为7.5，以12％(v/v)的接种量接入浅白隐球酵母种子液，28℃下好氧发酵4天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过浅白隐球酵母发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达65％，酵母菌体量为3.2g/L。
实施例6
利用Trichosporon dermatis处理乙醇发酵废水
将Trichosporon dermatis接入25ml的活化培养基中，30℃，活化培养36小时，得到Trichosporon dermatis种子液，所述的活化培养基为：葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为18000mg/L，用氢氧化钠调节废水的初始pH值为7.8，以2.5％(v/v)的接种量接入Trichosporon dermatis种子液，25℃下好氧发酵4.5天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过Trichosporon dermatis发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达82％，酵母菌体量为4.5g/L。
实施例7
利用Trichosporn coremiiforme处理丁醇发酵废水
将Trichosporn coremiiforme接入80ml的活化培养基中，30℃，活化培养36小时，得到Trichosporn coremiiforme种子液，所述的活化培养基为：葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为28000mg/L，用氢氧化钠调节废水的初始pH值为8.0，以7.5％(v/v)的接种量接入Trichosporn coremiiforme种子液，35℃下好氧发酵5天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过Trichosporn coremiiforme发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达76％，酵母菌体量为5.1g/L。
实施例8
利用Trichosporn coremiiforme处理丁醇发酵废水
将Trichosporn coremiiforme接入80ml的活化培养基中，30℃，活化培养28小时，得到Trichosporn coremiiforme种子液，所述的活化培养基为：葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量为水。
将丁醇发酵废水过滤，去除丁醇发酵废水中固型物杂质，去除杂质后的丁醇发酵废水起始COD约为4000mg/L，用氢氧化钠调节废水的初始pH值为6.5，以20％(v/v)的接种量接入Trichosporn coremiiforme种子液，30℃下好氧发酵5天后，离心收集丁醇发酵废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理，经过Trichosporn coremiiforme发酵处理后的丁醇发酵废水的COD去除率可达80％，酵母菌体量为0.81g/L。
Claims (4)
1.一种醇类发酵废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤，去除醇类发酵废水中固型物杂质，再调节醇类发酵废水的pH值为5.0～8.0，然后按接种量为体积比2.5～20%接入油脂酵母种子液，发酵温度为25～35℃，发酵时间为2～5天，进行好氧发酵，发酵结束后，收集废水中的酵母菌体，废水根据排放要求进行后续处理；
所述的油脂酵母为粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)、圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)、斯达氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、Trichosporon dermatis和Trichosporn coremiiforme中的任一种。
2.根据权利要求1所述的醇类发酵废水的处理方法，其特征在于，所述的去除醇类发酵废水中固型物杂质是通过过滤或沉淀去除醇类发酵废水中固型物杂质。
3.根据权利要求1所述的醇类发酵废水的处理方法，其特征在于，所述的油脂酵母种子液是通过以下方法制备，将油脂酵母菌种接入活化培养基中，25～35℃，活化培养24～48小时，所述的活化培养基为葡萄糖或木糖20g/L，蛋白胨10g/L，酵母粉10g/L，余量为水。
4.根据权利要求1所述的醇类发酵废水的处理方法，其特征在于，所述的收集废水中的酵母菌体是通过过滤或者离心收集的。
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