本發(fā)明涉及生物發(fā)酵行業(yè)發(fā)酵廢水，是一種利用谷氨酸發(fā)酵廢液制備煤化工廢水絮凝劑的方法，以及一種煤化工廢水絮凝劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、我國是世界第一大谷氨酸生產(chǎn)國，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量發(fā)酵廢液，一年有超1000萬噸高濃縮有機廢水排放，雖企業(yè)和科研院所進行了環(huán)境整治研究，但因成本高致大部分企業(yè)負擔(dān)不起，廢水常處于“超限”狀態(tài)。谷氨酸發(fā)酵廢液中含有大量的谷氨酸、聚谷氨酸、還原糖、ss與氨氮，其任意排放不僅浪費了寶貴資源，而且造成嚴重的環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡。根據(jù)發(fā)酵廢液的特點，對發(fā)酵廢液進行綜合利用，既可以節(jié)約資源，又可以大大降低廢水中的cod和nh4+-n，減少廢水對環(huán)境的污染，同時會帶來很高的經(jīng)濟效益和社會效益。

2、通常，谷氨酸發(fā)酵廢液的主要成分包括蛋白質(zhì)、谷氨酸、聚谷氨酸、還原糖、游離脂肪和氨基氮等。目前，對谷氨酸發(fā)酵廢液多采用提取有用成分進行再利用的方式，主要有利用谷氨酸發(fā)酵廢液提取菌體蛋白、制作動物飼料、生產(chǎn)有機無機復(fù)合肥等，如毛忠貴等(江南大學(xué).公開號為cn101993280a的中國專利文獻公開了一種利用發(fā)酵谷氨酸提取廢液生產(chǎn)復(fù)合肥的方法，其再利用方法較為簡單，具體是將發(fā)酵廢液進行濃縮和冷卻造粒固化即得。但由于在造粒的過程中，使用高溫?zé)煹罋膺M行燒結(jié)造粒處理，會產(chǎn)生大量尾氣且高溫工藝會使得肥料養(yǎng)分的損失，施用田地數(shù)年無法融化，因此存在環(huán)保性差和回收利用率低的問題。

3、公開號為cn106819398a的中國專利文獻公開了一種利用谷氨酸發(fā)酵廢料制備的動物飼料，其采用谷氨酸發(fā)酵廢液作為原料，與多種營養(yǎng)物質(zhì)混合混合生產(chǎn)成動物飼料，該飼料由下原料組成：谷氨酸發(fā)酵液、中草藥復(fù)合劑、復(fù)合維生素、高粱、豆粕、米糠、高粱秸稈。其按照如下方法制備而成：步驟1）發(fā)酵液過濾，步驟2）脫色、濃縮和結(jié)晶，步驟3）水解，步驟4）制備復(fù)合藥粉，步驟5）制備主料，以及步驟6）制備飼料。此方法步驟比較復(fù)雜，且與市面上其他飼料相比，成本偏高。

4、段作營等（段作營.谷氨酸菌體中核酸類物質(zhì)的提取[j].無錫輕工大學(xué)學(xué)報,2000,19(4):322-324）利用谷氨酸菌體提取核酸,提取核酸收率在1.5%以上,工藝流程如下:味精廢液→絮凝沉降→沉淀→離心分離→加熱→過濾→提取液→調(diào)值→沉淀→乙醇洗滌→真空干燥→提純→核酸。該工藝過程簡單,具有較好的經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益,為核酸的生產(chǎn)開辟了一條新途徑。但提取核酸后的廢水仍含有較多污染物,需進一步處理。雖然目前對于谷氨酸發(fā)酵液的二次利用方法很多，但仍然存在許多問題，因此開發(fā)出更多二次利用的方法是必然趨勢。

5、聚谷氨酸作為一種標志性的綠色絮凝劑，早在幾十年前就引起人們極大興趣。然而，羧基本身使得γ-pga的絮凝性能不足，從而限制了其潛在的應(yīng)用（ravishankar?s.a,praip,?khosla?n.k.,?1995.?selective?flocculation?of?iron?oxide?from?itssynthetic?mixtures?withclays:?a?comparison?of?polyacrylic?avid?and?starchpolymers.?international?journal?of?mineral?pprocessing

6、43,?235-247.）。chen等（chen,?jianxin,?et?al.?synthesis?of?cationicmodified?poly?(γ-glutamic?acid)?and?evaluation?of?itsflocculationperformance?in?seawater.chemical?engineering?transactions?61?(2017):?1765-1770.）以γ-pga和3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（chptma）為原料，通過化學(xué)反應(yīng)制備了絮凝劑。結(jié)果表明，加入2mg/l的改性γ-?pga后，海水的濁度由95?ntu降至10?ntu。

7、煤化工廢水具有污染物種類多、濃度高、成分復(fù)雜的特點，含大量有機污染物如酚類、酯類等，總酚含量高，cod含量高，濁度高且有無機鹽類，酚類毒性強。廢水產(chǎn)生量大、處理難度高，現(xiàn)有煤化工廢水的處理技術(shù)難以達到良好的處理效果，企業(yè)面臨技術(shù)瓶頸和高成本壓力，且廢水排放量持續(xù)增加，環(huán)保法規(guī)嚴格，處理壓力大。當(dāng)前多數(shù)研究用助凝劑復(fù)配且針對單一模擬廢水，實際應(yīng)用性和廣泛性不足，因此針對實際煤化工廢水制備無需復(fù)配、高效絮凝、用量低的絮凝劑至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種利用谷氨酸發(fā)酵廢液制備煤化工廢水絮凝劑的方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有谷氨酸發(fā)酵廢液處理過程復(fù)雜、利用效果不佳的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種利用谷氨酸發(fā)酵廢液制備煤化工廢水絮凝劑的方法，包括以下步驟：

3、對谷氨酸發(fā)酵廢液進行提取和凈化，得到發(fā)酵廢液提取物；

4、在發(fā)酵廢液提取物中加入所需量的金屬鹽和氫氧化鈉，得到反應(yīng)混合物，研磨反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物除雜后，得到煤化工廢水絮凝劑；其中，金屬鹽包括鎂鹽、鈣鹽、銅鹽和三價鐵鹽。

5、下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

6、上述對谷氨酸發(fā)酵廢液進行提取和凈化的步驟包括：

7、對谷氨酸發(fā)酵廢液固液分離后，去除菌體，得到清液一；

8、清液一中加入等體積的乙醇，冷藏、分離后得到清液二；

9、對清液二進行透析處理，透析后的溶液濃縮、干燥后得到發(fā)酵廢液提取物。

10、上述透析為采用半透膜透析2次至4次，半透膜規(guī)格為7000da至10000da。

11、上述金屬鹽為鹵鹽或硝酸鹽。

12、上述發(fā)酵廢液提取物和金屬鹽的質(zhì)量比為1:1至1:3。

13、上述研磨反應(yīng)時間為20min至30min，反應(yīng)溫度為15℃至35℃。

14、上述反應(yīng)混合物中，氫氧化鈉的用量為發(fā)酵廢液提取物和金屬鹽總質(zhì)量的3%至20%。

15、上述反應(yīng)產(chǎn)物除雜的步驟包括：用無水乙醇對研磨反應(yīng)后的反應(yīng)產(chǎn)物進行洗滌。

16、上述研磨反應(yīng)采用球磨機在室溫下進行固相反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為150r/min至200r/min。

17、本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種利用谷氨酸發(fā)酵廢液制備煤化工廢水絮凝劑的方法制備得到的煤化工廢水絮凝劑。

18、本發(fā)明的技術(shù)方案之三是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種根據(jù)上述技術(shù)方案之二的煤化工廢水絮凝劑在煤化工廢水處理方面的應(yīng)用，包括每升煤化工廢水中煤化工廢水絮凝劑的使用量為0.3g至3g。

19、本發(fā)明提供了一種利用谷氨酸發(fā)酵廢液制備煤化工廢水絮凝劑的方法，該方法對谷氨酸發(fā)酵廢液的進行二次利用，實現(xiàn)了谷氨酸發(fā)酵廢液中的有效物質(zhì)的充分利用，制備得到的煤化工廢水絮凝劑對煤化工廢水達到了優(yōu)異的處理效果，制備和處理過程均無毒無害，綠色無污染，實現(xiàn)了變廢為寶、事半功倍的效果。