一种面筋生产废水资源化利用方法
阅读说明：本技术 一种面筋生产废水资源化利用方法 (Gluten production wastewater resource utilization method ) 是由 郑洪立 刘玉环 付桂明 游垲 葛风茹 宋琨燕 巫小丹 杨子祥 于 2021-09-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种面筋生产废水资源化利用方法,该方法包括(1)面筋生产废水进行活性污泥处理,并进行加热、静置冷却分层得到上清液；(2)将步骤(1)预处理得到的上清液与球等鞭金藻培养基按照一定比例进行混合,进行调节pH、灭菌、冷却接种球等鞭金藻,进行球等鞭金藻第一阶段培养；(3)在步骤(2)球等鞭金藻培养第6天时,加入pH调节至7.0灭菌后的上清液加入至球等鞭金藻藻液中混合均匀,同时添加柠檬酸和苹果酸,继续培养至结束。本发明采用活性污泥预处理+球等鞭金藻二阶段培养的方法,创新了利用面筋生产废水生产高附加值亚麻酸的工业模式,实现废弃物资源化和高值化,易于规模化,是一种满足工业化需求环境友好型的新方法。(The invention discloses a gluten production wastewater resource utilization method, which comprises the steps of (1) carrying out activated sludge treatment on gluten production wastewater, heating, standing, cooling and layering to obtain supernatant; (2) mixing the supernatant obtained by the pretreatment in the step (1) with a dinoflagellate culture medium such as a coccobata according to a certain proportion, adjusting the pH, sterilizing, cooling, inoculating the dinoflagellate such as the coccobata, and performing first-stage culture of the dinoflagellate such as the coccobata; (3) and (3) adding the sterilized supernatant after the pH is adjusted to 7.0 when the isochrysis galbana is cultured on the 6 th day in the step (2), adding the citric acid and the malic acid into the isochrysis galbana solution, uniformly mixing, and continuing to culture until the culture is finished. The invention adopts a method of activated sludge pretreatment and isochrysis galbana two-stage culture, innovating an industrial mode of producing linolenic acid with high added value by utilizing gluten production wastewater, realizing waste recycling and high value, being easy for large scale and being a novel environment-friendly method meeting the industrial demand.)
技术领域
本发明涉及食品工业领域。
背景技术
我国是食品工业大国，食品废水排放的体量巨大。面筋生产废水是一种食品工业废水。随着我国食品工业的快速发展，大量废水的排放已经成为了一个无法忽视的工业问题，废水不加以处理而直接排放会导致严重的环境污染问题。废水排放问题已经严重制约我国食品工业可持续发展。面筋生产废水含大量的淀粉、蛋白质等，淀粉、蛋白质等也是重要的资源，通过合适的方法，可以实现从面筋生产废水中回收淀粉、蛋白质等资源，达到净化废水的目的。较传统废水处理方法，废水资源化方法可大大降低废水处理成本。围绕我国食品工业发展的重大战略需求，开发一种废水资源化处理技术十分必要而迫切。
球等鞭金藻是单细胞生活的个体，细胞裸露，形状多变，但大多数呈椭圆形，幼细胞有一略扁平的背腹面，故侧面观为长椭圆形或长方形。细胞前端生出两条等长的尾鞭型鞭毛，鞭毛平滑无附着物和膨胀体，其长度为细胞的1～2倍。鞭毛基部有液泡。球等鞭金藻含亚麻酸，广泛应用于饲料、食品等领域。亚麻酸属ω-3系列多烯脂肪酸，为全顺式9、12、15十八碳三烯酸，它以甘油酯的形式存在于深绿色植物中，是构成人体组织细胞的主要成分，在体内不能合成、代谢，转化为机体必需的生命活性因子二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸。然而，它在人体内不能合成，必须从体外摄取。人体一旦缺乏，即会引导起机体脂质代谢紊乱，导致免疫力降低、健忘、疲劳、视力减退、动脉粥样硬化等症状的发生。尤其是婴幼儿、青少年如果缺乏亚麻酸，就会严重影响其智力正常发育。传统的球等鞭金藻生产亚麻酸工艺成本较高。开发成本较低的球等鞭金藻生产亚麻酸工艺意义重大。
食品工业废水污染是当前我国所面临的重大环境问题，其防治形势非常严峻。开发食品工业废水资源化利用技术；既可净化水质，保护环境；又可实现资源回收，达到大大降低废水治理成本的效果。因此，开发食品工业废水资源化利用技术，实现食品工业废水中资源的回收意义重大。
发明内容
本发明的目的是针对面筋生产废水污染大、处理成本高的问题，提供一种面筋生产废水资源化利用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种面筋生产废水资源化利用方法，该方法包括以下步骤：
(1)面筋生产废水预处理：以面筋生产废水为原料，进行活性污泥处理，处理后70℃加热10分钟，静置冷却分层，得到上清液，备用；
(2)球等鞭金藻第一阶段培养：将步骤(1)预处理得到的上清液与球等鞭金藻培养基按照一定比例进行混合，混合均匀后，调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％，进行球等鞭金藻第一阶段培养，培养温度为28℃，人工光光照强度为2000勒克斯，光暗周期为12小时/12小时，培养周期为6天；
(3)球等鞭金藻第二阶段培养：取步骤(1)中制得的上清液，并调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟；在步骤(2)球等鞭金藻培养第6天时，将上述pH7.0灭菌后的上清液加入至步骤(2)的球等鞭金藻藻液中混合均匀，球等鞭金藻藻液与上清液体积比为1:1～3，同时添加0.3～0.6克/升柠檬酸和0.4～0.8克/升苹果酸；培养条件同第一阶段，继续培养2天后结束。
进一步地，步骤(1)中所述的活性污泥处理方法为：500毫升三角瓶中装300毫升面筋生产废水，接种1/6～1/3体积的活性污泥，摇床培养，转速90～180转/分钟，温度32～40℃，培养3～5天。
进一步地，步骤(2)中所述的预处理后面筋生产废水与球等鞭金藻培养基按照一定比例进行混合，其比例为：1:1～6。
进一步地，步骤(2)中球等鞭金藻培养基组成为：NH4Cl 400毫克/升，NaNO3 600毫克/升，MgSO4·7H2O 100毫克/升，CaCl2·2H2O 50毫克/升，K2HPO4 108毫克/升，KH2PO4 56毫克/升，三羟甲基氨基甲烷2420毫克/升和冰醋酸10毫升/升。
与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：
(1)本发明采用活性污泥预处理+球等鞭金藻二阶段培养的方法，创新了利用面筋生产废水生产高附加值亚麻酸的工业模式，实现废弃物资源化和高值化，易于规模化，是一种满足工业化需求环境友好型的新方法。
(2)本发明通过活性污泥预处理，将面筋生产废水中的大分子有机物降解为球等鞭金藻可利用的小分子物质；预处理后的面筋生产废水用于培养球等鞭金藻生产亚麻酸，为避免面筋生产废水浓度高抑制球等鞭金藻生长，将面筋生产废水与球等鞭金藻培养基混合；采用二阶段培养方法，以提升球等鞭金藻亚麻酸产率，得到了高附加值的亚麻酸，实现了面筋生产废水净化和资源化利用。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
以下实施例所用到面筋生产废水由南昌小蓝经济技术开发区企业提供。
以下实施例资源化实验在江西省南昌市南昌大学生物质中心实施。
以下实施例所用的化学试剂购自南昌平海生物技术有限公司。
实施例1。
1、面筋生产废水预处理：以面筋生产废水为原料，进行活性污泥处理，具体为500毫升三角瓶中装300毫升面筋生产废水，接种1/6体积的活性污泥，摇床培养，转速90转/分钟，温度32℃，培养3天；处理后70℃加热10分钟，静置冷却分层，得到上清液，备用。
2、将预处理后面筋生产废水与球等鞭金藻培养基按照1:1比例进行混合，球等鞭金藻培养基组成为NH4Cl 400毫克/升,NaNO3 600毫克/升,MgSO4·7H2O 100毫克/升,CaCl2·2H2O 50毫克/升,K2HPO4 108毫克/升,KH2PO4 56毫克/升,三羟甲基氨基甲烷2420毫克/升和冰醋酸10毫升/升；混合均匀后，调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％，球等鞭金藻培养温度28℃，人工光光照强度2000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，培养6天。
3、在培养6天的球等鞭金藻藻液中，加入预处理后的面筋生产废水。加入前，预处理后的面筋生产废水调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟；藻液与面筋生产废水之比为1:1。再添加0.3克/升柠檬酸和0.4克/升苹果酸，培养条件同第一阶段，继续培养2天后结束。
取样分析，测定结果见表1。
实施例2。
1、面筋生产废水预处理：以面筋生产废水为原料，活性污泥处理：500毫升三角瓶中装300毫升面筋生产废水，接种1/3体积的活性污泥，摇床培养，转速180转/分钟，温度40℃，培养5天；处理后70℃加热10分钟，静置冷却分层，得到上清液，备用。
2、将预处理后面筋生产废水与球等鞭金藻培养基按照1:6比例进行混合，球等鞭金藻培养基组成为NH4Cl 400毫克/升,NaNO3 600毫克/升,MgSO4·7H2O 100毫克/升,CaCl2·2H2O 50毫克/升,K2HPO4 108毫克/升,KH2PO4 56毫克/升,三羟甲基氨基甲烷2420毫克/升和冰醋酸10毫升/升；混合均匀后，调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％；球等鞭金藻培养温度28℃，人工光光照强度2000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，培养6天。
3、在培养6天的球等鞭金藻藻液中，加入预处理后的面筋生产废水。加入前，预处理后的面筋生产废水调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟；藻液与面筋生产废水之比为1:3。再添加0.6克/升柠檬酸和0.8克/升苹果酸，培养条件同第一阶段，继续培养2天后结束。
取样分析，测定结果见表1。
实施例3。
1、面筋生产废水预处理：以面筋生产废水为原料，活性污泥处理：500毫升三角瓶中装300毫升面筋生产废水，接种1/4体积的活性污泥，摇床培养，转速135转/分钟，温度37℃，培养4天。处理后70℃加热10分钟，静置冷却分层，得到上清液备用。
2、将预处理后面筋生产废水与球等鞭金藻培养基按照1:4比例进行混合，球等鞭金藻培养基组成为NH4Cl 400毫克/升,NaNO3 600毫克/升,MgSO4·7H2O 100毫克/升,CaCl2·2H2O 50毫克/升,K2HPO4 108毫克/升,KH2PO4 56毫克/升,三羟甲基氨基甲烷2420毫克/升和冰醋酸10毫升/升，混合均匀后，调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％；球等鞭金藻培养温度28℃，人工光光照强度2000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，培养周期为8天。
3、在培养6天的球等鞭金藻藻液中，加入预处理后的面筋生产废水。加入前，预处理后的面筋生产废水调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟；藻液与面筋生产废水之比为1:2。再添加0.45克/升柠檬酸和0.6克/升苹果酸，培养条件同第一阶段，继续培养2天后结束。
取样分析，测定结果见表1。
对比例1。
对比例1仅用培养基进行球等鞭金藻一阶段培养。
球等鞭金藻培养基组成：NH4Cl 400毫克/升,NaNO3 600毫克/升,MgSO4·7H2O 100毫克/升,CaCl2·2H2O 50毫克/升,K2HPO4 108毫克/升,KH2PO4 56毫克/升,三羟甲基氨基甲烷2420毫克/升和冰醋酸10毫升/升。调节培养基pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％。球等鞭金藻培养温度28℃，人工光光照强度2000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，培养周期为8天。取样分析，测定结果见表1。
对比例2。
对比例2仅用面筋生产废水进行球等鞭金藻一阶段培养。
面筋生产废水调节pH至7.0，在121℃的条件下灭菌20分钟，灭菌后冷却接种球等鞭金藻，接种量(体积比)20％。球等鞭金藻培养温度28℃，人工光光照强度2000勒克斯，光暗周期12小时/12小时，培养周期为8天。取样分析，测定结果见表1。
表1实施例及对比例测定结果
实施例
化学需氧量去除率
氨氮去除率
总磷去除率
亚麻酸产量(毫克/升)
实施例1
90％
88％
89％
90
实施例2
91％
86％
90％
95
实施例3
100％
100％
99％
125
对比例1
—
—
—
42
对比例2
13％
9％
10％
17
从实施例1、2、3与对比例1、2的测定结果分析可以得知，通过采用活性污泥预处理的面筋生产废水与球等鞭金藻培养基结合对球等鞭金藻进行二阶段培养，不但可高效实现面筋生产废水中资源的回收，还可以大幅度提升球等鞭金藻亚麻酸的产率，得到了高附加值的亚麻酸。