[发明专利]一种利用甘蔗渣廉价制备微生物絮凝剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及甘蔗渣的资源化利用技术领域，具体涉及一种利用甘蔗渣廉价制备微生物絮凝剂的方法。

背景技术

甘蔗是全世界种植面积最广阔的农作物之一，主要用于制糖和制酒，其榨汁后产生大量的甘蔗渣，据估算全球每年约2亿吨甘蔗渣需处理。甘蔗渣是一种含高碳高能的生物质，主要由20%~30%的木质素、40%~45%纤维素以及30%~35%半纤维素以及少量的灰分和其它物质组成。与秸秆等农业废弃物相比，甘蔗渣中的半纤维素和纤维素均为由木糖、葡萄糖等单糖组成的大分子聚合物，使得甘蔗渣更有开发价值。目前甘蔗渣利用率不高，除部分被用于粉碎还田、发酵制沼气、焚烧发电、生产乙醇外，其余大部分则被丢弃，造成了资源的浪费、环境的污染及其处理压力的增大。如何提高蔗渣这种生物质废弃物的高值化利用度已经成为世界各国关注的重点。

絮凝剂被广泛地应用于给水、废水处理、食品生产和发酵等行业中，是工业用水、生活用水、废水处理、城市污泥脱水等过程中用量最大的一类药剂。但传统絮凝剂的制备需要消耗大量物质资源，在使用过程中常常会产生二次污染，而利用微生物技术制备絮凝剂则可以实现废弃物资源化，对生产设备和污染物处理设施无损害，对环境无二次污染，对人类健康和环境保护具有重要的现实意义。虽然目前对微生物絮凝剂的研究比较多，但是可应用于实际生产的产品很少，其主要原因为培养成本较高，因此利用废弃物做替代培养基生产絮凝剂，降低其生产成本是推动微生物絮凝剂产业化应用的重要途径。

生产成本是微生物絮凝剂实际应用的关键因素，采用废弃物作为替代培养基培养微生物絮凝剂产生菌是降低生产成本的有效途径。目前，国内外相关研究采用的替代培养基主要以含碳、氮、磷等有机物较丰富的液体为主，如乳品废水、糖蜜废水、淀粉废水、啤酒废水、酱油废液、豆腐废水、味精废水、生活污水、鱼粉废水、垃圾渗滤液、花朵的提取液、制氢黑液等。但这些廉价制备材料均存在一些问题，如食品加工废水的成分和浓度变化较大，其中不同批次的酱油生产废水COD_Cr浓度相差可达10万mg/L，致使现有研究尚未找到可推广的培养基配方与制备工艺。部分食品加工废水色度高、营养成分不均衡、含有抑制高效微生物絮凝剂产生菌生长的发酵代谢产物，从而导致微生物絮凝剂产量较低。因此，寻找廉价易得、易产业化的培养材料尤其重要。

蔗渣中的半纤维素和纤维素均为由葡萄糖、木糖、甘露糖和阿拉伯糖等单糖组成的大分子聚合物，经过物理、化学、生物等方法处理后能够使得葡萄糖小分子以及其它单糖从甘蔗渣中被释放出来。物理方法主要是粉碎，微波处理和蒸汽爆碎，成本高，产率低。化学方法分为酸或酶的水解催化作用。酸法水解一般需要耐酸，耐热，耐压的特殊设备，易产生副产物，影响后续发酵。酶法水解具有设备简单，反应条件温和，原料糖化得率高，副产物少以及不污染环境等优点，但所用的纤维素酶价格高。而利用能分解纤维素的一类菌（如木霉、曲霉和青霉等）发酵，是纤维素糖化工艺发展的方向。该法具有反应条件温和、不产生污染物质、易于控制。但是反应周期长、效率低等缺点影响了微生物处理纤维素材料的广泛应用。

本发明直接以甘蔗渣为基质，通过异步发酵实现了甘蔗渣糖化和微生物絮凝剂生产的耦合，为降低微生物絮凝剂的生产成本提供了技术基础，这将对微生物絮凝剂的产业化应用和拓展农业废弃物的资源化利用途径具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种利用甘蔗渣廉价制备微生物絮凝剂的方法。本发明选取高产的纤维素酶产生菌和微生物絮凝剂产生菌，通过耦合两株菌的发酵工艺，充分利用甘蔗渣配制廉价的培养基，发酵过程简单，容易控制，可大大降低絮凝剂的生产成本。本发明的目的通过以下技术方案来实现。

一种利用甘蔗渣廉价制备微生物絮凝剂的方法，包括如下步骤：

（1）配制培养基：配制的培养基中碳源用量为10~50g/L，氮源用量为1~5g/L，KH₂PO₄用量1~5 g/L，MgSO₄用量0.1~0.5 g/L，其余为自来水；所述碳源为甘蔗渣；