污水处理技术篇：淀粉加工业废水研究进展

1、淀粉废水特征及处理技术

淀粉废水是淀粉以及相关淀粉化工产品的生产过程中产生的废液。淀粉工业是一个高耗水工业,据测算,每加工生产1吨精淀粉需耗水60吨。淀粉在加工过程中产生大量的高浓度酸性有机废水,水体的pH值为4.3~7.7,其COD值通常在1000mg/L左右,主要含有蛋白质、糖、纤维素、木质素等有机物及K、P、Ca等矿物质。

淀粉废水处理技术包括物化法和生化法。物化法常用的有絮凝沉淀法、吸附法、气浮法等,生化处理法包括厌氧处理法(UASB)、厌氧-好氧处理法、水解酸化-好氧处理法,光合细菌(PSB)处理法等。

2、淀粉废水资源化

2.1提取蛋白质和氨基酸

淀粉废水中回收蛋白质的方法主要有沉淀法、气浮法、发酵法、絮凝法和超滤法。

蛋白质颗粒表面带有电荷,并且颗粒表面覆盖一层水膜,因此,蛋白质溶液相当稳定。沉淀剂能够破坏水膜,中和电荷,导致蛋白质颗粒脱稳凝聚而沉淀。韩丽华向豆类淀粉粉浆废水加入葡萄酸-δ-内酯使蛋白质沉淀析出,然后水解得到氨基酸。经中试,每吨粉浆废水中能够提取20kg粗蛋白,氨基酸产率为粗蛋白中总氮的88.7%。

买文宁采用气浮分离技术从1吨淀粉废水中提取5公斤蛋白饲料,同时废水中的SS和COD去除率分别达80%和30%以上。雷晓燕利用淀粉厂废水发酵生产单细胞蛋白。在最佳培养条件下,所得单细胞蛋白的湿重、干重分别为1174.7mg/100ml、218.9mg/100ml。程坷伟采用超滤法从甘薯淀粉废水中提取糖蛋白,并建立了数学模型。使用中空纤维素膜,压力0.17MPa,pH6.5,温度25℃,进料浓度小于0.15%,结合蛋白的截留率为68.15%。

2.2提取植酸钙和肌醇

植酸钙(菲汀)含20%肌醇,是制取肌醇的主要原料。肌醇在医药、化妆品、发酵、食品工业中有广泛的应用,米糠、麸皮、玉米、淀粉废水是提取植酸钙和肌醇的主要原料。靳通收以淀粉废水为原料制取肌醇,采用水解-中和-脱色工艺,肌醇收率在10%以上。

2.3生产乳酸钙

乳酸钙是机体吸收率最高的有机补钙剂,常用做制药、食品和饲料添加剂。王岁楼利用小麦淀粉废水发酵生产乳酸钙,应用双酶法糖化-乳酸发酵-产品提取工艺,乳酸钙的收率为78.9%。

2.4生产生物制品

(1)培养白地霉

何国庆利用小麦淀粉废水培养白地霉。在培养白地霉以前,先将小麦淀粉废水进行糖化处理,然后在经糖化处理的废水中培养,生物量与总糖利用率分别为1.345g/100ml和58.4%。

(2)培养食用菌

朱辉利用淀粉废水培养金针菇如香菇,发现经液化处理后的淀粉废水较适合作金针菇和香菇液体深层发酵的培养液。金针菇在培养液起始pH6.40时生物量最高,香菇在培养液起始pH5.10时生物量最高。

2.5生物制氢气

樊耀亭以牛粪堆肥为菌种来源,以模拟淀粉有机废水底物,通过厌氧氢发酵产生生物氢气,同时使废水得到净化处理。最佳初始pH值7.5,最大产氢能力为166ml/g,最佳底物浓度为5g/L,COD去除率达40%~60%。生物气中氢气浓度可达61%,产物中没有甲烷气生成。

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3、味精废水

3.1味精废水特征及处理技术

味精废水主要是谷氨酸发酵液提取谷氨酸后的废液,以及生产过程中的洗涤废水。它是一种高浓度有机废水,具有酸性强、高COD、高BOD、高硫酸根、高菌体含量、低温等特点。味精废水中主要含有菌体蛋白、残糖、氨基酸、铵盐、有机酸及酸根等,味精废水的BOD/COD大于0.3,可生化性好。

味精废水处理技术包括物化处理法和生化处理法。物化处理法包括离心、絮凝、沉淀、超滤等,主要用于从废水中提取单细胞蛋白(SCP)。生化处理法包括饲料酵母法、好氧生物处理法、厌氧生物处理法、藻菌共生处理法等。

3.2味精废水资源化

3.2.1生产饲料蛋白

味精生产废水中存在的菌体蛋白是市场畅销的饲料蛋白之一。陈青在pH=1.2~2.0,温度为50℃,用高分子絮凝剂,从味精生产过程中所产生的高浓度有机废水里提取菌体蛋白。每100吨废水出干基1吨,含纯蛋白65%,提取菌体蛋白后的废水,COD去除率达45%~50%。杨建州以溜曲霉为出发菌株,利用味精废水液体发酵生产饲料蛋白。优化后的发酵配方为:孢子接种量1.8×108、苹果渣4%、Na2HPO40.1g/L、KH2PO40.05g/L,其余是味精废水,产物的粗蛋白含量达33%。

3.2.2提取核糖核酸

核糖核酸是重要的生物大分子,细菌中含量较高,酵母中含量12%。味精废水中含有1%~2%的菌体,用浓盐酸法可以从菌体中提取核糖核酸。

3.2.3培养苏云金芽孢杆菌和小球藻

苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)制剂是一种生态效益良好的生物农药,具有无毒、无公害、不易产生抗药性的特点。Bt发酵不需要高糖环境,主要需要氮素,可以利用工农业废料进行生产。林剑利用味精废水深层培养苏云金杆菌,确定了苏云金杆菌HM-1菌株最佳培养条件为温度32~34℃、通风比1:1.1、搅拌转速40r/min。在此条件下,发酵液中形成的芽孢浓度达到75×108个/ml。

小球藻为绿藻门小球藻属单细胞绿藻,广泛用于饲料、食品添加剂、精细化工和医药制剂行业。刘学铭对味精废水除菌体、加石灰沉淀SO42-和调pH等预处理后,加入碳源,对小球藻进行异养培养。当味精废水的最佳浓度为15%左右,最终生物量干重和叶绿素含量都高于基础培养基。

3.2.4生产生物絮凝剂

尹华利用固氮菌AzotobacterJ25在味精废水中发酵产生絮凝剂。实验表明,味精废水经预处理后,加入有机碳源对絮凝剂产生菌AzotobacterJ25进行培养,菌体在生长过程中产生絮凝剂,并将其分泌到细胞外,培养液的絮凝活性最高达98%以上。

3.2.5生产有机复合肥

味精废母液中含有氨基酸、残糖、氮、磷、钾和多种植物生长所需的微量元素,是有机复合肥的重要成分,可采用浓缩、水解、中和,加入N、P、K,造粒工艺制成复合肥料。

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原标题：淀粉加工业废水研究进展