專利名稱：一種醇類發(fā)酵廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醇類發(fā)酵廢水的處理方法，具體涉及ー種利用油脂酵母發(fā)酵顯著降低醇類發(fā)酵廢水COD并同時(shí)生產(chǎn)高附加值酵母菌體的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著石油資源的枯竭，人類對(duì)新能源的探索日益增多。通過(guò)微生物發(fā)酵技術(shù)能生產(chǎn)大量的生物液體燃料如丁醇、こ醇等，是解決當(dāng)前能源危機(jī)的一個(gè)有效出路。發(fā)酵結(jié)束后，通過(guò)簡(jiǎn)單的蒸餾技術(shù)，可以回收發(fā)酵液中的丁醇、こ醇以及丙酮等產(chǎn)物。然而剩下 的發(fā)酵液富含丁酸、こ酸等有機(jī)酸，其COD往往在4000mg/L以上，因此需要后續(xù)的廢水處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。油脂酵母(oleaginous yeast),即能利用各種碳源物質(zhì)高產(chǎn)微生物油脂以及菌體蛋白的酵母，近年來(lái)開(kāi)始被用于各種エ業(yè)廢水的處理。例如，北京化工大學(xué)的譚天偉課題組可用粘紅酵母處理味精、淀粉、造紙等エ業(yè)廢水，并生產(chǎn)微生物油脂(Bioresour.Technol. 2010，101 :6092-5)。Venkata Subhash等利用油脂微生物處理玉米芯廢水(Bioresour. Technol. ,2011,102 (19)，9286-9290)。Yousuf 等利用油脂酵母處理橄欖油廢水等(J. Agric. Food Chem.，2010，58 (15) ,8630-8635)。與上述發(fā)酵廢水不同，醇類發(fā)酵廢水富含丁酸、こ酸等有機(jī)酸，COD往往在4000mg/L以上。通常來(lái)說(shuō)，使用內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)并利用厭氧活性污泥能處理這種富含有機(jī)酸的發(fā)酵廢水能達(dá)到一定的處理效果。但該エ藝需要復(fù)雜的內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，建設(shè)成本較高。且活性污泥需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)月的馴化才能達(dá)到處理效果，因而處理效率較低。目前，未見(jiàn)有文獻(xiàn)或者專利報(bào)道使用油脂酵母處理醇類發(fā)酵廢水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效處理醇類發(fā)酵廢水、處理效率高、處理簡(jiǎn)便、成本低、處理時(shí)間短、發(fā)酵結(jié)束后，能夠收集富含油脂、蛋白質(zhì)、核酸、番茄紅素等高附加值產(chǎn)品的酵母菌體的醇類發(fā)酵廢水的處理方法。本發(fā)明的醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟，去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，再調(diào)節(jié)醇類發(fā)酵廢水的pH值為5. 0 8. 0，然后按接種量為2. 5 20%(v/v)接入油脂酵母種子液，發(fā)酵溫度為25 35°C，發(fā)酵時(shí)間為2 5天，進(jìn)行好氧發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，收集廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理。所述的去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)優(yōu)選通過(guò)過(guò)濾或沉淀去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)。所述的油脂酵母可以為粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)、皮狀絲孢酵母(Trichosporon cutaneum)、圓紅冬抱酵母(Rhodosporidium toruloides)、斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)、淺白隱球酵母(Cryptococcus albidus)、Trichosporondermatis 和 Trichosporn coremiiforme 中的任一抑。
所述的油脂酵母種子液優(yōu)選通過(guò)以下方法制備，將油脂酵母菌種接入活化培養(yǎng)基中，25 35°C，活化培養(yǎng)24 48小時(shí)，所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖或木糖20g/L、蛋白胨10g/L，酵母粉10g/L，余量為水。所述的收集廢水中的酵母菌體優(yōu)選通過(guò)過(guò)濾或者離心收集富含油脂、蛋白、核酸、番茄紅素以及其它高附加值成分的酵母菌體。本發(fā)明的有益效果如下I.按照本發(fā)明的方法處理醇類發(fā)酵廢水，不僅處理效率高，COD去除率高，還能免除如傳統(tǒng)厭氧、好氧活性污泥處理方法所需的長(zhǎng)時(shí)間菌種馴化階段，同時(shí)生產(chǎn)富含油脂、蛋白、核酸、番茄紅素以及其它高附加值成分的酵母菌體，具有較好的應(yīng)用前景。2.油脂酵母處理醇類廢水僅需簡(jiǎn)單常規(guī)的好氧發(fā)酵設(shè)備，無(wú)需如厭氧活性污泥法等使用昂貴復(fù)雜的エ藝設(shè)備(如內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器等)，エ藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
3.整個(gè)發(fā)酵過(guò)程無(wú)需添加任何營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵周期較短，產(chǎn)物酵母菌體收集簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步說(shuō)明，而不是對(duì)發(fā)明的限制。實(shí)施例I :利用粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)處理丁醇發(fā)酵廢水將粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)接入IOOml的活化培養(yǎng)基中，25°C,活化培養(yǎng)48小時(shí)，得到粘紅酵母種子液，所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為25000mg/L，用こ酸調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為5.0，以10% (v/v)的接種量接入粘紅酵母種子液，28°C下好氧發(fā)酵3天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)粘紅酵母發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)75%，酵母菌體量為5. 5g/L。實(shí)施例2利用皮狀絲孢酵母(Trichosporon cutaneum)處理丁醇發(fā)酵廢水將皮狀絲抱酵母(Trichosporon cutaneum)接入50ml的活化培養(yǎng)基中，35°C,活化培養(yǎng)24小時(shí)，得到皮狀絲孢酵母種子液，所述的活化培養(yǎng)基為木糖20g/L、蛋白胨IOg/し酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水沉淀，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為23000mg/L，用氫氧化鈣調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為8. 0，以5% (v/v)的接種量接入皮狀絲孢酵母種子液，28°C下好氧發(fā)酵4天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)皮狀絲孢酵母發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)80%，酵母菌體量為6. 5g/L。實(shí)施例3利用圓紅冬抱酵母(Rhodosporidium toruloides)處通こ醇發(fā)酵廢水將圓紅冬抱酵母(Rhodosporidium toruloides)接入80ml的活化培養(yǎng)基中，30°C，活化培養(yǎng)36小時(shí)，得到圓紅冬孢酵母種子液，所述的活化培養(yǎng)基為木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水沉淀，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為12000mg/L，用氨水調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為6. 5，以8% (v/v)的接種量接入圓紅冬孢酵母種子液，28°C下好氧發(fā)酵2天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)圓紅冬孢酵母發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)70%，酵母菌體量為3. 8g/L。實(shí)施例4
利用斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)處理こ醇發(fā)酵廢水將斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)接入150ml的活化培養(yǎng)基中，30°C,活化培養(yǎng)36小時(shí)，得到斯達(dá)氏油脂酵母種子液，所述的活化培養(yǎng)基為木糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為21000mg/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為6. 5，以20% (v/v)的接種量接入斯達(dá)氏油脂酵母種子液，30°C下好氧發(fā)酵5天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)斯達(dá)氏油脂酵母發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)78%，酵母菌體量為4. 9g/L。實(shí)施例5利用淺白隱球酵母(Cryptococcus albidus)處理丁醇發(fā)酵廢水將淺白隱球酵母(Cryptococcus albidus)接入125ml的活化培養(yǎng)基中，30°C,活化培養(yǎng)36小時(shí)，得到淺白隱球酵母種子液，所述的活化培養(yǎng)基為木糖20g/L、蛋白胨IOg/し酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為24000mg/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為7. 5，以12% (v/v)的接種量接入淺白隱球酵母種子液，28°C下好氧發(fā)酵4天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)淺白隱球酵母發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)65%，酵母菌體量為3. 2g/L。實(shí)施例6利用Trichosporon dermatis處理こ醇發(fā)酵廢水將Trichosporon dermatis接入25ml的活化培養(yǎng)基中，30°C,活化培養(yǎng)36小時(shí)，得到Trichosporon dermatis種子液,所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為18000mg/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為7. 8，以2. 5% (v/v)的接種量接入Trichosporon dermatis種子液,25°C下好氧發(fā)酵4. 5天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)Trichosporon dermatis發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)82%，酵母菌體量為4. 5g/L。實(shí)施例I利用Trichosporn coremiiforme 處理丁醇發(fā)酵廢水將Trichosporn coremiiforme接入80ml的活化培養(yǎng)基中，30°C,活化培養(yǎng)36小時(shí)，得到Trichosporn coremiiforme種子液,所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為28000mg/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為8. 0，以7. 5% (v/v)的接種量接入Trichosporn coremiiforme種子液，35°C下好氧發(fā)酵5天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)Trichosporn coremiiforme發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)76%，酵母菌體量為5. lg/L。實(shí)施例8利用Trichosporn coremiiforme 處理丁醇發(fā)酵廢水將Trichosporn coremiiforme接入80ml的活化培養(yǎng)基中，30°C,活化培養(yǎng)28小時(shí)，得到Trichosporn coremiiforme種子液,所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉10g/L，余量為水。將丁醇發(fā)酵廢水過(guò)濾，去除丁醇發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，去除雜質(zhì)后的丁醇發(fā)酵廢水起始COD約為4000mg/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的初始pH值為6. 5，以20% (v/v)的接 種量接入Trichosporn coremiiforme種子液,30°C下好氧發(fā)酵5天后，離心收集丁醇發(fā)酵廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過(guò)Trichosporn coremiiforme發(fā)酵處理后的丁醇發(fā)酵廢水的COD去除率可達(dá)80%，酵母菌體量為0. 81g/L。
權(quán)利要求
1.一種醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟，去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，再調(diào)節(jié)醇類發(fā)酵廢水的PH值為5. O 8. O，然后按接種量為2. 5 20% (v/v)接入油脂酵母種子液，發(fā)酵溫度為25 35°C，發(fā)酵時(shí)間為2 5天，進(jìn)行好氧發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，收集廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，所述的去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)是通過(guò)過(guò)濾或沉淀去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，所述的油脂酵母為粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)、皮狀絲抱酵母(Trichosporon cutaneum)、圓紅冬抱酵母(Rhodosporidium toruloides)、斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)、淺白隱球酵母(し;ryptococcus aibidus)、I'richosporon dermatis frichosporn coremiiiorme 中的任ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，所述的油脂酵母種子液是通過(guò)以下方法制備，將油脂酵母菌種接入活化培養(yǎng)基中，25 35°C，活化培養(yǎng)24 48小時(shí)，所述的活化培養(yǎng)基為葡萄糖或木糖20g/L，蛋白胨10g/L，酵母粉10g/L，余量為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醇類發(fā)酵廢水的處理方法，其特征在于，所述的收集廢水中的酵母菌體是通過(guò)過(guò)濾或者離心收集的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種醇類發(fā)酵廢水的處理方法。它是先去除醇類發(fā)酵廢水中固型物雜質(zhì)，再調(diào)節(jié)醇類發(fā)酵廢水的pH值為5.0～8.0，然后按接種量為2.5～20％(v/v)接入油脂酵母種子液，發(fā)酵溫度為25～35℃，發(fā)酵時(shí)間為2～5天，進(jìn)行好氧發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，收集廢水中的酵母菌體，廢水根據(jù)排放要求進(jìn)行后續(xù)處理。按照本發(fā)明的方法處理醇類發(fā)酵廢水，不僅處理效率高，COD去除率高，還能免除如傳統(tǒng)厭氧、好氧活性污泥處理方法所需的長(zhǎng)時(shí)間菌種馴化階段，同時(shí)生產(chǎn)富含油脂、蛋白、核酸、番茄紅素以及其它高附加值成分的酵母菌體，只需簡(jiǎn)單常規(guī)的好氧發(fā)酵設(shè)備，無(wú)需如厭氧活性污泥法等使用昂貴復(fù)雜的工藝設(shè)備，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程無(wú)需添加任何營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵周期較短。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102642993SQ20121013346
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者張海榮, 熊蓮, 陳新德, 陳雪芳, 黃超 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所