一种硫酸新霉素清洁生产发酵方法
阅读说明：本技术 一种硫酸新霉素清洁生产发酵方法 (Clean production and fermentation method of neomycin sulfate ) 是由 刘铭 江兵 曾勇 谭小芳 胡珂 方钰霏 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种硫酸新霉素清洁生产发酵方法,硫酸新霉素清洁生产培养基包括发酵基础培养基和补料氮源培养基；其中,发酵基础培养基包括氯化铵0.2%-0.73%(w/v),补料氮源培养基包括28-35％(w/v)的氯化铵。本发明在不降低硫酸新霉素产量及增加杂质的情况下,降低生产废水中的硫酸根离子的量,减轻其在后续废水处理过程中对活性污泥的毒害影响。该发明通过使用氯化铵替换发酵基础培养基以及补料中的硫酸氨,并控制发酵过程中的pH来进行发酵。发酵废水进行稀释后泵入装有污泥的厌氧发生器。最终发酵效价和发酵组分与原硫酸铵配方相当,厌氧活性污泥处理污水能力略有优势。该发明对硫酸新霉素发酵清洁生产具有重要意义。(The invention relates to a neomycin sulfate clean production fermentation method, wherein a neomycin sulfate clean production culture medium comprises a fermentation basal culture medium and a supplemented nitrogen source culture medium; wherein the fermentation basal culture medium comprises 0.2-0.73% (w/v) of ammonium chloride, and the supplemented nitrogen source culture medium comprises 28-35% (w/v) of ammonium chloride. The method reduces the amount of sulfate ions in the production wastewater and lightens the toxic effect of the sulfate ions on activated sludge in the subsequent wastewater treatment process under the conditions of not reducing the yield of neomycin sulfate and increasing impurities. The invention carries out fermentation by replacing ammonium sulfate in a fermentation basal medium and a supplementary material by ammonium chloride and controlling the pH value in the fermentation process. The fermented waste water is diluted and pumped into an anaerobic generator filled with sludge. The final fermentation titer and the fermentation components are equivalent to the original ammonium sulfate formula, and the sewage treatment capability of the anaerobic activated sludge is slightly superior. The invention has important significance for the fermentation and clean production of the neomycin sulfate.)
技术领域
本发明涉及硫酸新霉素技术领域，具体涉及一种硫酸新霉素清洁生产发酵方法。
背景技术
硫酸新霉素发酵废水中存在有浓度较高的硫酸根离子，硫酸盐被厌氧活性污泥中的微生物还原生产S2-，对微生物具有抑制、毒害作用。硫酸根离子的主要来源为发酵过程中培养基基础料以及补料中的硫酸铵。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种硫酸新霉素清洁生产发酵方法，使用氯化铵替代氮源硫酸铵，从发酵源头降低硫酸根离子的排放，缓解S2-对活性污泥的毒害影响。同时硫酸新霉素的发酵产量以及杂质占比不出现增加的情况。
本发明采取的技术方案是，
一种硫酸新霉素清洁生产培养基，所述硫酸新霉素清洁生产培养基包括发酵基础培养基和补料氮源培养基；其中，发酵基础培养基包括氯化铵0.2％-0.73％(w/v)，补料氮源培养基包括28-35％(w/v)的氯化铵。
优选地，所述发酵基础培养基还包括：黄豆饼粉1～7.0％(w/v)，米粉5.0～9.0％(w/v)，玉米浆0.1～0.6％(w/v)，口服糖0.50～3.0％(w/v)，NaCl0.3～0.6％(w/v)，轻质碳酸钙0.3～0.6％(w/v)，KH2PO40.01～0.05％(w/v)，Na2HPO40.02～0.10％(w/v)，α-淀粉酶0.02～0.05％(w/v)，硅油0.0001～0.3％(w/v)。
利用所述的硫酸新霉素清洁生产培养基进行硫酸新霉素清洁生产发酵的方法，其所述方法包括以下步骤:
(1)将沙土孢子接种至斜面，制得斜面孢子悬浮液；
(2)将斜面孢子悬浮液接入到装有种子培养基的种子罐中，发酵培养得到种子液；
(3)将种子液接入到装有发酵基础培养基的发酵罐中，发酵过程中通过补加补料培养基及氯化铵，发酵制得发酵液；
(4)将发酵液放入吸附罐，然后投入树脂对新霉素进行吸咐，过滤，收集废水；
(5)收集吸附后的过滤废水，用活性污泥处理；
完成硫酸新霉素清洁生产。
优选地，所述步骤(1)中于26-29℃，4～8天培养得斜面孢子悬浮液；所述步骤(2)发酵培养的时间为35～40h。
优选地，所述步骤(3)发酵过程中使用氢氧化钠溶液调节pH至6.2-6.4；发酵的时间为150～180h。
优选地，所述步骤(3)中，通过补料氯化铵控制发酵液氨态氮浓度为1.4-25g/100ml。
优选地，所述步骤(4)中，使用洗涤剂、低浓度氨水、高浓度氨水依次洗涤饱和树脂，并脱色制备产品。
更进一步优选地，所述洗涤剂中包含0.01～0.25mol/L盐酸和0.01-0.1mol/L氯化铵；低浓度氨水浓度为0.04-0.4mol/L、高浓度氨水浓度为2.0～3.5mol/L依次洗涤饱和树脂。
进一步优选地，所述步骤5)自来水稀释废水COD浓度至4000mg/L，污泥装量为0.8-1.2L，流速为8.5-8.9L/d，用活性污泥处理，废水每2-4天新置换一次，进水前测定稀释COD，进样后从第四天开始每天收集处理后的流出废水并测定COD，计算COD去除率。测量出水废水的挥发酸性脂肪酸(VFA)。
本发明具有以下效果：
1、使用氯化铵替代氮源硫酸铵，从发酵源头降低硫酸根离子的排放，缓解S2-对活性污泥的毒害影响。同时硫酸新霉素的发酵产量以及杂质占比不出现增加的情况。
2、由于活性污泥所受的毒害作用减轻，进一步可减少污泥的更换频率，一定程度上节约了发酵成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
实施例1
一种硫酸新霉素清洁生产培养基，所述硫酸新霉素清洁生产培养基包括发酵基础培养基和补料氮源培养基；其中，补料氮源培养基包括28％(w/v)的氯化铵。
所述发酵基础培养基中：黄豆饼粉4.0％(w/v)，米粉6.0％(w/v)，玉米浆0.5％(w/v)，口服糖1.8％(w/v)，氯化铵0.53％(w/v)，NaCl0.5％(w/v)，轻质碳酸钙0.4％(w/v)，KH2PO40.04％(w/v)，Na2HPO40.08％(w/v)，α-淀粉酶0.04％(w/v)，硅油0.015％(w/v)。
优选地，所述方法包括以下步骤:
(1)将沙土孢子接种至斜面，制得斜面孢子悬浮液；
(2)将斜面孢子悬浮液接入到装有种子培养基的种子罐中，发酵培养得到种子液；
(3)将种子液接入到装有发酵基础培养基的发酵罐中，发酵过程中通过补加补料培养基及氯化铵，发酵制得发酵液；
(4)将发酵液放入吸附罐，然后投入树脂对新霉素进行吸咐，过滤，收集废水；
(5)收集吸附后的过滤废水，用活性污泥处理；
完成硫酸新霉素清洁生产。
进一步优选地，所述步骤(1)中于26℃，4天培养得斜面孢子悬浮液；所述步骤(2)发酵培养的时间为35h。
进一步优选地，所述步骤(3)发酵过程中使用氢氧化钠溶液调节pH至6.2；发酵的时间为150h。造成发酵液pH降低过多，引起弗氏链霉菌代谢异常。
进一步优选地，所述步骤(3)中，通过补料氯化铵控制发酵液氨态氮浓度为1.4g/100ml。
进一步优选地，所述步骤(4)中，使用洗涤剂、低浓度氨水、高浓度氨水依次洗涤饱和树脂，并脱色制备产品。
更进一步优选地，所述洗涤剂中包含0.01mol/L盐酸和0.01mol/L氯化铵；低浓度氨水浓度为0.04mol/L、高浓度氨水浓度为2.0mol/L依次洗涤饱和树脂。
进一步优选地，所述步骤5)自来水稀释废水COD浓度至4000mg/L，污泥装量为0.8L，流速为8.5L/d，用活性污泥处理，废水每2天新置换一次，进水前测定稀释COD，进样后从第四天开始每天收集处理后的流出废水并测定COD，计算COD去除率。测量出水废水的挥发酸性脂肪酸(VFA)。
实施例2
一种硫酸新霉素清洁生产培养基，所述硫酸新霉素清洁生产培养基包括发酵基础培养基和补料氮源培养基；其中，补料氮源培养基包括35％(w/v)的氯化铵。
所述发酵基础培养基中：黄豆饼粉7.0％(w/v)，米粉9.0％(w/v)，玉米浆0.6％(w/v)，口服糖3.0％(w/v)，氯化铵0.73％(w/v)，NaCl0.6％(w/v)，轻质碳酸钙0.6％(w/v)，KH2PO40.05％(w/v)，Na2HPO40.10％(w/v)，α-淀粉酶0.05％(w/v)，硅油0.3％(w/v)。
优选地，所述方法包括以下步骤:
(1)将沙土孢子接种至斜面，制得斜面孢子悬浮液；
(2)将斜面孢子悬浮液接入到装有种子培养基的种子罐中，发酵培养得到种子液；
(3)将种子液接入到装有发酵基础培养基的发酵罐中，发酵过程中通过补加补料培养基及氯化铵，发酵制得发酵液；
(4)将发酵液放入吸附罐，然后投入树脂对新霉素进行吸咐，过滤，收集废水；
(5)收集吸附后的过滤废水，用活性污泥处理；
完成硫酸新霉素清洁生产。
进一步优选地，所述步骤(1)中于26-29℃，4～8天培养得斜面孢子悬浮液；所述步骤(2)发酵培养的时间为35～40h。
进一步优选地，所述步骤(3)发酵过程中使用氢氧化钠溶液调节pH至6.4；发酵的时间为180h。造成发酵液pH降低过多，引起弗氏链霉菌代谢异常。
进一步优选地，所述步骤(3)中，通过补料氯化铵控制发酵液氨态氮浓度为25g/100ml。
进一步优选地，所述步骤(4)中，使用洗涤剂、低浓度氨水、高浓度氨水依次洗涤饱和树脂，并脱色制备产品。
更进一步优选地，所述洗涤剂中包含0.25mol/L盐酸和0.1mol/L氯化铵；低浓度氨水浓度为0.4mol/L、高浓度氨水浓度为3.5mol/L依次洗涤饱和树脂。
进一步优选地，所述步骤5)自来水稀释废水COD浓度至4000mg/L，污泥装量为1.2L，流速为8.9L/d，用活性污泥处理，废水每4天新置换一次，进水前测定稀释COD，进样后从第四天开始每天收集处理后的流出废水并测定COD，计算COD去除率。测量出水废水的挥发酸性脂肪酸(VFA)。
实施例3
一种硫酸新霉素清洁生产培养基，所述硫酸新霉素清洁生产培养基包括发酵基础培养基和补料氮源培养基；其中，补料氮源培养基包括32.5％(w/v)的氯化铵。
所述发酵基础培养基中：黄豆饼粉7.0％(w/v)，米粉3.6％(w/v)，玉米浆0.5％(w/v)，口服糖2.8％(w/v)，氯化铵0.73％(w/v)，NaCl0.5％(w/v)，轻质碳酸钙0.4％(w/v)，KH2PO40.04％(w/v)，Na2HPO40.08％(w/v)，α-淀粉酶0.04％(w/v)，硅油0.1％(w/v)。
优选地，所述方法包括以下步骤:
(1)将沙土孢子接种至斜面，制得斜面孢子悬浮液；
(2)将斜面孢子悬浮液接入到装有种子培养基的种子罐中，发酵培养得到种子液；
(3)将种子液接入到装有发酵基础培养基的发酵罐中，发酵过程中通过补加补料培养基及氯化铵，发酵制得发酵液；
(4)将发酵液放入吸附罐，然后投入树脂对新霉素进行吸咐，过滤，收集废水；
(5)收集吸附后的过滤废水，用活性污泥处理；
完成硫酸新霉素清洁生产。
进一步优选地，所述步骤(1)中于28℃，5天培养得斜面孢子悬浮液；所述步骤(2)发酵培养的时间为38h。
进一步优选地，所述步骤(3)发酵过程中使用氢氧化钠溶液调节pH至6.3；发酵的时间为160h。造成发酵液pH降低过多，引起弗氏链霉菌代谢异常。
进一步优选地，所述步骤(3)中，通过补料氯化铵控制发酵液氨态氮浓度为15g/100ml。
进一步优选地，所述步骤(4)中，使用洗涤剂、低浓度氨水、高浓度氨水依次洗涤饱和树脂，并脱色制备产品。
更进一步优选地，所述洗涤剂中包含0.15mol/L盐酸和0.08mol/L氯化铵；低浓度氨水浓度为0.3mol/L、高浓度氨水浓度为2.5mol/L依次洗涤饱和树脂。
进一步优选地，所述步骤5)自来水稀释废水COD浓度至4000mg/L，污泥装量为1L，流速为8.6L/d，用活性污泥处理，废水每3天新置换一次，进水前测定稀释COD，进样后从第四天开始每天收集处理后的流出废水并测定COD，计算COD去除率。测量出水废水的挥发酸性脂肪酸(VFA)。
实施例3与对比例进行比较，对比例和实施例3的培养基培养如表1，表2。
表1发酵基础培养基
表2补料氮源培养基
1、本发明配方与对比例配方相比，发酵单位和主要杂质占比基本相当，硫酸新霉素质量在改变前后基本保持一致，如下表3。
表3本发明配方与对比例配方发酵质量对比
2、活性污泥对废水处理结果见表4、5来看，本发明配方COD去除率下降幅度相对对比例配方废水要慢，污泥处理能力略微稳定。
表4对比例配方发酵废水
天数
进样COD mg/L
流出液CODmg/L
COD去除率
VFA mM
1
12952
-
-
-
4
-
5750
55.6％
9.95
5
-
3250
74.9％
7.62
6
11150
4050
63.6％
10.58
7
-
5650
49.3％
21.58
8
-
4825
56.7％
19.26
9
10550
4797
54.5％
22.85
10
-
5360
49.2％
28.14
11
4020
61.9％
12.48
12
9940
4000
59.8％
19.68
13
5620
43.5％
34.70
14
5506
44.6％
37.66
15
11130
5392
51.6％
38.93
16
5652
49.2％
45.07
17
6550
41.15％
48.45
表5实施例3配方发酵废水
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
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