CN102701501A - 工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，步骤为：（1）将工业乳酸链球菌素废水过滤，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将固形物制成乳酸菌制剂；（2）滤液过滤，分离出大分子有机物和滤液；（3）将滤液加入活性炭,分离出活性炭，收集滤液；（4）调滤液pH值，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；（5）调节淡化液的pH值，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将乳酸钠溶液蒸发浓缩得成品；（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩得晶体。本发明的方法在处理废水的同时，分离提取到一种到几种具有一定经济值的发酵产物，零排放。
Description
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法。
背景技术
众所周知，传统发酵企业一直摆脱不了对环境带来一定污染的恶名。这主要是在发酵生产过程中会产生大量污染环境的工业废水、废气和废渣。这一问题随着人们对绿色环境的诉求和国家不断对环保的严格管理，使得一些发酵企业不得不搬离条件较好的工业园区，寻找偏远影响较小地区求以生存，有的甚至无法继续维持下去。虽然，有些实力较强的企业投入巨资解决了一些问题，但无疑例外都加大了生产成本，使自身在市场的竞争力大大下降。在“三废”中，废水的问题最为突出。不适当的排放，不仅会造成土地及地下水源的污染，同时还会滋生大量微生物，产生令人窒息的恶臭，因此而造成非常不好的环境问题和社会问题。虽然经过几代人的不断努力，这一问题仍然未得到彻底的解决。
乳酸链球菌素是由乳酸链球菌产生的一种多肽抗生素，可被人体内消化酶消化，是一种安全、高效、无毒的生物防腐剂。企业专业生产乳酸链球菌素，产生的工艺废水具有高COD、高氯、高氨氮及低pH等特点，若直接排放将对环境造成一定影响。
目前较为普遍使用的污水处理方法是爆气池法和膜过滤法等方法，爆气池法虽然成本较低，操作简单，但其占地面积较大，处理废水效率很低，同时会产生一定程度的臭味，因此不适在惜地如金的工业园区进行。膜过滤法，操作简单，污水处理效率较高。占地面积较小，但投入成本很高，因此也不适于废水处理量较大的企业。因此亟需解决发酵行业普遍存在的顽疾的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种对环境友好，设备简单，成本较低，工艺简单的工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，包括如下步骤：
（1）将工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤设备或不锈钢膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将所述含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为5～15%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂；所述溶液1是淀粉的质量含量为1%～10%；植物纤维素的质量含量为2～8%；大豆蛋白粉的质量含量为1%～5%的水溶液；
（2）将所述滤液在操作压力为0.05～0.15MPa、pH值为2.5～5.5、温度为5～45℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入100～400目的活性炭,使所述活性炭的质量含量为9%～20%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为2.5～5.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为6.5～9.0，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将所述乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体。
所述步骤（1）中所述溶液2的乳酸菌的最终质量含量为10%。
所述步骤（1）中所述溶液1是淀粉的质量含量为5%；植物纤维素的质量含量为5%；所述大豆蛋白粉的质量含量为3%的水溶液。
所述步骤（2）中所述操作压力为0.10MPa；所述pH值为3～4.5，所述温度为15～35℃。
所述步骤（3）中所述活性炭的质量含量为15%。
所述步骤（4）中所述pH值为3～4.5。
本发明的优点：
本发明的方法突破了旧的污水处理的传统模式，解决了一直困扰发酵行业的污染问题。在处理发酵废水的同时，从废水中分离提取到一种到几种具有一定经济值的发酵产物，使之所产生的价值以补偿废水处理所带来的费用。利用本发明的方法可以得到工业乳酸链球菌素废水产生的污水的零排放，零成本，甚至会有所盈余；本发明的方法操作简单，处理时间可控，有良好的工业化应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，包括如下步骤：
（1）将1吨工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为10%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂（10.11公斤）；溶液1是淀粉的质量含量为5%；植物纤维素的质量含量为5%；大豆蛋白粉的质量含量为3%的水溶液；
（2）将步骤（1）获得的滤液在操作压力为0.10MPa、pH值为3、温度为15℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入200目的活性炭,使活性炭的质量含量为15%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为2.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为6.5，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品（17.03公斤）；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体(5.01公斤)。
实施例2
一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，包括如下步骤：
（1）将1吨工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为5%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂（9.98公斤）；溶液1是淀粉的质量含量为1%；植物纤维素的质量含量为8%；大豆蛋白粉的质量含量为3%的水溶液；
（2）将步骤（1）获得的滤液在操作压力为0.05MPa、pH值为4.5、温度为35℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入300目的活性炭,使活性炭的质量含量为9%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为4.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为7.0，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品（17.01公斤）；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体(4.81公斤)。
实施例3
一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，包括如下步骤：
（1）将1吨工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的不锈钢膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为12%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂（9.67公斤）；溶液1是淀粉的质量含量为5%；植物纤维素的质量含量为2%；大豆蛋白粉的质量含量为5%的水溶液；
（2）将步骤（1）滤液在操作压力为0.10MPa、pH值为2.5、温度为5℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入100目的活性炭,使活性炭的质量含量为15%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为2.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为8.0，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品（16.87公斤）；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体（4.50公斤）。
实施例4
一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，包括如下步骤：
（1）将1吨工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的不锈钢膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为15%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂（10.01公斤）；溶液1是淀粉的质量含量为10%；植物纤维素的质量含量为5%；大豆蛋白粉的质量含量为1%的水溶液；
（2）将步骤（1）获得的滤液在操作压力为0.15MPa、pH值为5.5、温度为45℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入400目的活性炭,使活性炭的质量含量为20%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为5.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为9.0，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将所述乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品（16.81公斤）；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体(4.42公斤)。
Claims (6)
1.一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是包括如下步骤：
（1）将工业乳酸链球菌素废水采用错流过滤方式通过孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤设备或不锈钢膜过滤设备，分离得到含有工业乳酸链球菌的固形物和滤液；将所述含有工业乳酸链球菌的固形物与溶液1混合，得到乳酸菌的最终质量含量为5～15%的溶液称为溶液2，干燥溶液2，获得可作为功能性饲料添加剂的具有生物活性的乳酸菌制剂；所述溶液1是淀粉的质量含量为1%～10%；植物纤维素的质量含量为2～8%；大豆蛋白粉的质量含量为1%～5%的水溶液；
（2）将所述滤液在操作压力为0.05～0.15MPa、pH值为2.5～5.5、温度为5～45℃的条件下，用滤膜为中空纤维的超滤机过滤，分离出分子量大于10KDa的大分子有机物质，收集滤液；
（3）将步骤（2）得到的滤液加入100～400目的活性炭,使所述活性炭的质量含量为9%～20%，用板框过滤机分离出吸附后的活性炭，收集滤液；
（4）将步骤（3）得到的滤液调节pH值为2.5～5.5，用电渗析方法分离出含有乳酸的淡化液和含无机盐的浓缩液；
（5）调节步骤（4）得到的淡化液的pH值为6.5～9.0，用电渗析方法分离得到乳酸钠溶液和洁净水，将所述乳酸钠溶液经蒸发浓缩至质量浓度为90%以上的成品；
（6）将步骤（4）得到的含无机盐的浓缩液调整pH到5.89，用电渗析方法分离得到中性色氨酸溶液，浓缩至质量浓度为80%以上，重结晶得色氨酸晶体。
2.根据权利要求1所述的一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是所述步骤（1）中所述溶液2的乳酸菌的最终质量含量为10%。
3.根据权利要求1所述的一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是所述步骤（1）中所述溶液1是淀粉的质量含量为5%；植物纤维素的质量含量为5%；所述大豆蛋白粉的质量含量为3%的水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是所述步骤（2）中所述操作压力为0.10MPa；所述pH值为3～4.5，所述温度为15～35℃。
5.根据权利要求1所述的一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是所述步骤（3）中所述活性炭的质量含量为15%。
6.根据权利要求1所述的一种工业乳酸链球菌素废水综合利用的方法，其特征是所述步骤（4）中所述pH值为3～4.5。
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