申请日20200429
公开(公告)日20200630
IPC分类号C12P7/62; C12R1/01
摘要
本发明涉及PHA发酵领域，具体涉及一种以利用PHA发酵工艺废水进行发酵制备PHA的方法。该方法包括：在能够发酵产PHA的条件下，将PHA发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵;其中，所述发酵培养基的配液水包括PHA发酵工艺废水。该方法能够使得PHA发酵工艺废水多次循环使用，有效降低PHA的生产成本，且保证了PHA发酵的效果，同时也降低了耗水量。
权利要求书
1.一种发酵制备PHA的方法，其特征在于，该方法包括：在能够发酵产PHA的条件下，将PHA发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵;
其中，所述发酵培养基的配液水包括PHA发酵工艺废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，PHA发酵工艺废水的COD值<10000mg/L，色度<80，粘度<20CPS;
优选的，所述PHA发酵工艺废水为膜过滤的PHA发酵工艺废水;
优选的，所述膜过滤为陶瓷膜过滤，所述陶瓷膜的孔径为100-600nm;
优选的，所述PHA发酵工艺废水选自发酵清液、洗涤废水和破壁废水。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述发酵培养基以PHA发酵工艺废水添加或不添加纯水作为配液水，所述发酵培养基含有葡萄糖、氮源、磷酸盐、镁盐和钠盐;
优选的，相对于1L发酵培养基，葡萄糖的含量为10-35g、氮源的含量为15-25g、磷酸盐的含量为5-20g、镁盐的含量为0.1-0.5g、钠盐的含量为40-70g;
优选的，所述氮源为有机氮源和/或无机氮源;优选为玉米浆粉和/或尿素;
优选的，所述磷酸盐为磷酸氢二钾和磷酸氢二钠;
优选的，所述镁盐为硫酸镁和/或氯化镁;
优选的，所述钠盐为氯化钠。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发酵培养基以PHA发酵工艺废水添加纯水作为配液水，所述发酵培养基含有葡萄糖、玉米浆粉、尿素、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硫酸镁和氯化钠;相对于1L发酵培养基，葡萄糖的含量为15-30g、玉米浆粉的含量为15-21g、尿素的含量为1.5-2.5g、磷酸氢二钾的含量为2-5g、磷酸氢二钠的含量为5-8g、硫酸镁的含量为0.2-0.3g、氯化钠的含量为45-55g;
优选的，PHA发酵工艺废水与纯水的体积比为3-10:1。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述发酵的条件包括：温度为30-45℃，pH值为7-9，溶氧量为1-40%;
优选的，温度为35-39℃，pH值为8.3-8.7，溶氧量为1-30%。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述发酵在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为400-1000rpm;
优选的，从发酵0h到发酵8-12h，所述搅拌的转速为400-600rpm;
从发酵8-12h到发酵16-20h，所述搅拌的转速为600-1000rpm;
从发酵16-20h到发酵结束，所述搅拌的转速为400-600rpm。
7.根据权利要求1、5或6所述的方法，其中，所述发酵在通风的条件下进行，通风量为0.5-1.5vvm，优选为1-1.2vvm。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括在发酵的过程中补加营养物质，所述营养物质的补加量使得发酵培养基中的糖含量控制在5-20g/L;
优选的，在发酵的过程中，当发酵培养基中的糖含量下降至12g/L以下，优选下降至10g/L以下，更优选下降至5-8g/L以下时，开始补加所述营养物质;
优选的，所述营养物质含有葡萄糖。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述营养物质的补加方法包括：
(1)当发酵培养基中的糖含量第一次下降至12g/L以下，优选下降至10g/L以下，更优选下降至5-8g/L以下时，补充第一营养物质，所述第一营养物质的碳氮比为10-20：1，第一营养物质的补充量为发酵培养基的8-12体积%;
优选的，所述第一营养物质含有葡萄糖、玉米浆粉、尿素、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠和硫酸镁;
优选的，相对于1L的第一营养物质，葡萄糖的含量为400-500g、玉米浆粉的含量为42-50g、尿素的含量为15-25g、磷酸氢二钾的含量为2-3g、磷酸氢二钠的含量为5-10g、硫酸镁的含量为0.2-0.4g;
(2)当第一营养物质补充结束后，补充第二营养物质，所述第二营养物质的碳氮比为30-50：1，第二营养物质的补充量为发酵培养基的5-10体积%;
优选的，所述第二营养物质含有葡萄糖、玉米浆粉和尿素;
优选的，相对于1L的第二营养物质，葡萄糖的含量为400-500g、玉米浆粉的含量为35-40g、尿素的含量为5-10g;
(3)当第二营养物质补充结束后，补充第三营养物质，所述第三营养物质为葡萄糖，第三营养物质的补充量为发酵培养基的20-30体积%;
优选的，相对于1L的第三营养物质，葡萄糖的含量为600-700g。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述PHA发酵菌种为盐单胞菌(Halomonas sp.);
优选的，所述PHA发酵菌种为盐单胞菌(Halomonas sp.)TD01，其保藏编号为CGMCCNO.4353;
优选的，相对于1L发酵培养基，所述发酵菌种的接种量为5-15体积%;
优选的，所述发酵菌种的OD600值为3-5;
优选的，所述发酵为连续式发酵或间歇式发酵。
说明书
以利用PHA发酵工艺废水进行发酵制备PHA的方法
技术领域
本发明涉及PHA发酵领域，具体涉及一种以利用PHA发酵工艺废水进行发酵制备PHA的方法。
背景技术
聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是微生物合成的一种细胞内聚酯，属于天然的高分子生物材料。PHA兼具良好的生物相容性、生物可降解性和塑料的热加工性能，目前常应用于生物医用材料和生物可降解包装材料等领域。生产PHA的主要方法为微生物发酵法，目前PHA生产工艺已十分成熟，经改良后的盐单胞菌发酵48h的PHA积累量可达70%以上，然而PHA生产过程产生废水的处理问题却难以彻底解决，这已成为限制PHA发酵生产发展的瓶颈问题。PHA的发酵废水主要包括了发酵废液、清洗废水和破壁废水等。PHA发酵后的废水呈高盐高碱性，且富含多种微量元素，如果直接排放会造成严重的水体或土壤污染。
目前国内处理高盐废水的主要方法有：碟管式反渗透(DTRO)技术+蒸发结晶技术、焚烧工艺技术、蒸发浓缩-冷却结晶工艺技术、蒸发-热结晶工艺技术，这些传统方法消耗大量人力物力，能耗巨大，且容易造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种以利用PHA发酵工艺废水进行发酵制备PHA的方法，该方法能够使得PHA发酵工艺废水多次循环使用，有效降低PHA的生产成本，且保证了PHA发酵的效果，同时也降低了耗水量。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种发酵制备PHA的方法，该方法包括：在能够发酵产PHA的条件下，将PHA发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵;
其中，所述发酵培养基的配液水包括PHA发酵工艺废水。
优选的，所述发酵在搅拌的条件下进行，从发酵0h到发酵8-12h，所述搅拌的转速为400-600rpm;
从发酵8-12h到发酵16-20h，所述搅拌的转速为600-1000rpm;
从发酵16-20h到发酵结束，所述搅拌的转速为400-600rpm。
优选的，所述营养物质的补加方法包括：
(1)当发酵培养基中的糖含量第一次下降至12g/L以下，优选下降至10g/L以下，更优选下降至5-8g/L以下时，补充第一营养物质，所述第一营养物质的碳氮比为10-20：1，第一营养物质的补充量为发酵培养基的8-12体积%;
(2)当第一营养物质补充结束时，补充第二营养物质，所述第二营养物质的碳氮比为30-50：1，第二营养物质的补充量为发酵培养基的5-10体积%;
(3)当第二营养物质补充结束时，补充第三营养物质，所述第三营养物质为葡萄糖，第三营养物质的补充量为发酵培养基的20-30体积%。
通过上述技术方案，本发明在保证PHA发酵效果的情况下，能够实现PHA发酵工艺废水多次循环回用于PHA发酵工艺，降低了工艺废水的排放量和废水处理工段的成本，同时降低了耗水量，有效降低了PHA的生产成本。（发明人佟毅;李义;王琪;周卫强;陈博;彭超;郭元亨;李大勇;刘海军;陈国强;叶健文;安泰）
