[发明专利]一种造纸废水发酵生产表面活性剂的方法

说明书

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。