申请日2015.08.23
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F3/34; C12P1/00
摘要
本发明公开了一种利用造纸废水发酵生产生物表面活性剂的方法，该方法利用造纸厂生产过程中产生的黑液、白液或综合废水，过滤后每升废水加入20-100mL废弃食用油脂、植物油或甘油，1-2g酵母粉或酵母膏，灭菌后接种发酵菌株即可获得生物表面活性剂的发酵液;发酵液经中和、过滤和稀释，可以直接用作酶脱墨剂助剂、农药助剂或制药助剂。本发明培养基采用废水配制而成，省去了发酵用水和无机盐的成本，生产方法简单，提高了废水的利用率和企业经济效益。
权利要求书
1.一种造纸废水发酵生产表面活性剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)废水培养基配制：每升废水加入20-100mL废弃食用油脂、植物油或甘油，1-2g酵母粉 或酵母膏，120-122℃蒸汽高压灭菌或通入蒸汽灭菌15-20分钟;
(2)种子培养：取新鲜斜面将发酵菌株活化后，接种于肉汤培养基摇瓶培养或通气培养8-12 小时，培养温度为28-30℃;
(3)接种发酵：步骤(1)灭菌后的废水培养基冷却后，按2%-5%的量接入步骤(2)得到的 发酵菌株的种子液，在28-32℃的温度下，摇瓶发酵或在发酵罐内发酵3-5天，即收获含 有生物表面活性剂的发酵液。
2.如权利要求1所述的造纸废水发酵生产表面活性剂的方法，其特征在于：所述步骤(1) 之前还包括废水预处理步骤，具体操作为：用中性滤纸、过滤棉或中空纤维超滤膜过滤造纸 废水至基本无固体悬浮物。
3.如权利要求1所述的造纸废水发酵生产表面活性剂的方法，其特征在于：所述步骤(3) 接种发酵之后还包括发酵液处理步骤，具体操作为：发酵结束后，用碱液将发酵液的pH调 到8.0左右，用脱脂棉或中空纤维超滤膜过滤或用高速离心机离心，去除细胞和残余油脂， 用苯酚一硫酸法或蒽酮一硫酸法测定发酵液中鼠李糖脂浓度，稀释至工作浓度后直接应用于 酶脱墨剂助剂、农药助剂或制药助剂。
说明书
一种造纸废水发酵生产表面活性剂的方法
技术领域
本发明涉及一种造纸废水发酵生产表面活性剂的方法，具体涉及一种以废水为发酵用水 生产生物表面活性剂的方法，属于发酵工程技术领域。
背景技术
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆产生的造纸废水， 污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，含有大量纤 维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废 水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。本发明中涉及的造纸 废水是指黑液、白液、或最后排出的综合废水。
造纸废水是一种处理难度较大的工业废水，目前对造纸废水多在污染处理场采用过滤回 收纸浆，再通过物理化学与生化方法相结合的方法进行处理，将废水化学需氧量(COD)等指 标降至排放标准之下，处理成本高，比如胜达集团江苏省双灯纸业有限公司每年处理费用高 达数百万元，在减轻废水污染，保证生态效益的同时，却不能给企业带来直接经济效益，是 企业的沉重负担。
目前多数已经发表文献和公开专利都着重强调造纸废水的无害化处理，或回收一部分木 质素、纤维素等，而回收这部分木质素和纤维素之后的废水不能资源化。同时生物表面活性 剂发酵生产降低成本的措施多集中于采用低廉的碳源、氮源等，而没有在节省水资源和无机 盐用量上的方向上努力。到目前为止，尚无利用造纸废水发酵生产生物表面活性剂的报道。
生物表面活性剂由生物体产生的两性物质，目前主要通过微生物发酵产生。过去，表面 活性剂主要通过化学合成的方式生产。近年来，由于生物表面活性剂具有表面活性强、低毒 无公害、可生物降解、环境友好、对极端环境耐受性好等优点，日益引起关注，被视为化学 表面活性剂的替代品。其中鼠李糖脂为研究最深入、应用最广泛的生物表面活性剂之一，在 石油、化工、制药、环境、农业等领域获得应用。
造纸废水过滤后，其含有的无机盐、可溶性的糖等成份均可被微生物利用，再加上适量 的碳源和生长因子，只要筛选出适应造纸废水并能进行发酵的菌株，则可以变废为宝，既降 低废水污染程序，又达到生产有益产品的目的。
已授权专利(公开号：CN101649330B)公开了一种利用退浆废水发酵生产生物表面活性 剂的方法，本发明与其不同之处是：(1)应用废水种类不同，已有专利应用的印染行业中的 退浆废水，本发明应用造纸废水;(2)利用方法不同，已有专利对废水要进行过滤、在测定成 份的基础上进行浓缩和中和，再加入各种无机盐，然后进行发酵，主要利用废水中的碳源， 本发明仅需对废水进行过滤即可，充分利用废水中的无机盐和少量可溶性糖，再添加不溶性 碳源和生长因子，不再添加无机盐，相比之下，生产工艺更简单，生产成本更低;(3)菌株不 同。已有专利应用BacillussubtilisHSO121，为枯草芽孢杆菌，本发明以申请人公开的发明中 的铜绿假单胞菌Z-2、105-1等菌株为发酵菌株;(4)产物种类和应用范围不同，已有专利中的 产物为脂肽类，重新应用于染整工艺上，本发明中的产物可应用于造纸行业的脱墨剂助剂、 农药助剂或制药助剂。
发明内容
本发明针对上述造纸废水处理成本高、利用率不高、企业负担重、经济效益不佳等问题， 提出采用以造纸废水为发酵用水生产生物表面活性剂的方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种造纸废水发酵生产表面活性剂的方法，包括如下步骤：
(1)废水预处理：用中性滤纸、过滤棉或中空纤维超滤膜过滤造纸废水至基本无固体悬浮物;
(2)废水培养基配制：按每升废水中加入20-100mL废弃食用油脂、植物油或甘油，1-2g的 量加入酵母粉或酵母膏，120-122℃蒸汽高压灭菌或通入蒸汽灭菌15-20分钟;
(3)种子培养：取新鲜斜面将发酵菌株活化后，接种于肉汤培养基摇瓶培养或通气培养8-12 小时，培养温度为28-30℃;
(4)接种发酵：步骤(2)灭菌后的废水培养基冷却后，按2%-5%的量接入步骤(3)得到的 发酵菌株的种子液，在28-32℃的温度下，摇瓶发酵或在发酵罐内发酵3-5天，即收获含 有生物表面活性剂的发酵液;
(5)发酵液处理：发酵结束后，用碱液将发酵液的pH调到8.0左右，用脱脂棉或中空纤维超 滤膜过滤或用高速离心机离心，去除细胞和油脂，用苯酚-硫酸法或蒽酮-硫酸法测定 发酵液中鼠李糖脂浓度，稀释至工作浓度后直接应用于酶脱墨剂助剂、农药助剂或制药 助剂。
与现有生物表面活性剂发酵技术相比，本发明产生的有益效果为：(1)培养基采用废水 配制而成，省去了发酵用水和无机盐的成本，与现有废水处理的技术相比，变废为宝，生产 方法简单。(2)该方法克服以往研究思路的局限，变单纯地治理废水为用废水进行发酵生产， 提高废水的利用率，提高造纸企业的经济效益的同时减少了环境污染。
