CN109321605A - 一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，所述方法包括步骤：(1)将春雷霉素发酵残渣液进行除杂、混匀处理；(2)向步骤(1)处理后的残渣中加入产甲烷混合菌进行厌氧发酵，在发酵温度为20～40℃的厌氧条件下发酵，发酵过程中产生可作为清洁能源的可燃气体。本发明针对春雷霉素发酵液过滤后的残渣进行处理，使春雷霉素残留量为零，操作简单，处理时间短，生产成本低，达到了无公害化的目的，产生的气体中含有甲烷气体，且甲烷产率达到200L/kg，可以作为清洁能源使用。

Description

一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法
技术领域
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法。
背景技术
春雷霉素(Kasugamycin)由春日链霉菌(Streptomyces kasugaensis)所产生，属氨基糖苷类抗生素，于1964年4月从日本奈良县春日神社境内发现，故又名春日霉素。我国于1963年从江西土良地区也分离到一株春雷霉素产生菌，与日本菌株在碳源利用和各种培养基上培养特征有很多不同之处，故命名为小金色链霉菌(S.microaureus)。
春雷霉素自研发以来，其在亚洲和南美洲就被广泛应用于农业。它对水稻稻瘟病(包括叶瘟、稻头瘟、谷瘟)等的防治尤为显著，一般可达到80％以上。不仅如此，春雷霉素的适用作物还包括马铃薯、黄瓜、芹菜、高粱、辣椒、菜豆、柑橘等，可防治甜菜上的甜菜生尾孢、马铃薯上的胡萝卜软鸥文氏菌、菜豆上的栖菜豆假单孢菌、黄瓜上的流泪假单孢菌、番茄叶霉病、黄瓜细菌性角斑病等。
值得一提的是，因春雷霉素对人畜无毒、无残留、无污染，符合现代环保要求，被中国绿色食品发展中心推荐为AA级绿色食品生产资料，被农业部列为无公害农产品生产推荐农药，被上海市列为蔬菜标准化工程首推杀菌剂。随着人们对农药安全意识的提高，春雷霉素高效、广谱、无公害的生物特性展示了越来越广泛的市场前景。由于其具有显著的抗植物病原真菌活性，故自创制成功便在农业上广泛使用。其低毒，安全，高效，对环境友好，是目前最具推广前景的绿色农药之一，也是当前农作物病虫害防治中具有广阔发展前景的农药之一。
正因为春雷霉素在植物的病害防治中有广泛的应用前景，国内外对其药理特性、生产工艺、菌种诱变选育和春雷霉素相关基因的研究。而对春雷霉素生产过程中所产残渣液的综合利用却很少涉及，尤其利用残渣液产甲烷等生物质能却未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，实现春雷霉素发酵残渣的废物再利用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)将春雷霉素发酵残渣液进行除杂、混匀处理；
(2)向步骤(1)处理后的残渣液中加入产甲烷混合菌进行厌氧发酵，在发酵温度为20～40℃的厌氧条件下发酵，发酵过程中产生能够作为清洁能源的可燃气体。
进一步，混匀处理温度为180～220℃，压强为0.1～2.3Mpa，处理时间为5～30min。
进一步，将步骤(1)处理后的残渣液加入碱性物质调节pH值为4.0～6.0。
进一步，所述pH值为5.60。
进一步，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。
进一步，所述产甲烷混合菌为厌氧菌群。
进一步，在厌氧发酵过程中对残渣液进行搅拌，搅拌速度为60～100rpm。
进一步，发酵天数为10～30d。
进一步，产甲烷混合菌的接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为10～30％。
进一步，产甲烷混合菌包括来茵衣藻、绿球藻、扁藻、蓝细菌和光合细菌中的至少两种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，针对春雷霉素发酵残渣液进行处理，将残渣液中的杂质先除掉，利于产甲烷混合菌繁衍，然后再向残渣中加入产甲烷混合菌进行厌氧发酵，生成含有甲烷的混合气体，废物再次利用，操作简单，处理时间短，生产成本低，达到了无公害化的目的，且甲烷产率可达到200L/kg，可以作为清洁能源使用。
进一步，在处理温度为180～220℃，压强为0.1～2.3Mpa，处理时间为5～30min的条件下，对残渣进行处理，可以灭活残渣中的春雷霉素，使春雷霉素残留量为零，利于产甲烷混合菌繁衍。
进一步，向残渣中加入碱性物质调节pH值至4～6，制造适合产甲烷菌混合菌的生长环境，利于厌氧发酵进行，促进甲烷等混合气体的产生。
进一步，产甲烷混合菌为来茵衣藻、绿球藻、扁藻、蓝细菌和光合细菌中的至少两种，可从污泥中提取，合理利用了资源，为厌氧发酵提供了厌氧菌群，节能环保。
附图说明
图1为发酵春雷霉素残渣产生的发酵气体物质图谱。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.05，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.95％，氨氮含量45.3％，溶磷含量26ug/mL，春雷霉素含量1400ug/mL，固化物含量8.91％，密度1.016kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在常温常压下进行混匀处理5～30min；
(3)然后将处理后的残渣加入到反应器中，待残渣温度降到35℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为20％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为35℃、搅拌转速为100rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵10～30d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻和绿球藻的混合物；
(4)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量为80～100L/kg。
实施例2
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.15，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.95％，氨氮含量41.9％，溶磷含量18ug/ml，春雷霉素含量1335ug/ml，固化物含量9.95％，密度1.02kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度180℃，压强0.1Mpa，处理时间为5min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钠调节pH值为4；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到20℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为20℃、搅拌转速为100rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵15d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻和扁藻的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量136L/kg。
实施例3
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液8吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.10，还原糖含量0.09％，脂肪含量0.98％，氨氮含量40.5％，溶磷含量16ug/ml，春雷霉素含量1380ug/ml，固化物含量9.98％，密度1.02kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度为190℃，压强为1Mpa，处理时间为10min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钠调节pH值为5.50；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到30℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为30℃、搅拌转速为60rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵10d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻和蓝细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量143L/kg。
实施例4
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液9吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.05，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.93％，氨氮含量43.5％，溶磷含量13ug/ml，春雷霉素含量1430ug/ml，固化物含量9.92％，密度1.02kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度为200℃，压强为1.55Mpa，处理时间为15min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钠调节pH值为5.50；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到35℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为35℃、搅拌转速为70rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵15d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻和光合细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量152L/kg。
实施例5
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.17，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.97％，氨氮含量40.9％，溶磷含量13ug/mL，春雷霉素含量1435ug/mL，固化物含量9.92％，密度1.0181kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度为200℃，压强为1.55Mpa，处理时间为20min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钠调节pH值为5.60；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到40℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为40℃、搅拌转速为80rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵30d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为绿球藻、扁藻和蓝细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量168L/kg。
实施例6
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.20，还原糖含量0.09％，脂肪含量0.93％，氨氮含量42.9％，溶磷含量22ug/mL，春雷霉素含量1345ug/mL，固化物含量9.97％，密度1.015kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度为200℃，压强为1.55Mpa，处理时间为20min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钾调节pH值为5.63；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到35℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为35℃、搅拌转速为90rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵15d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻、绿球藻、扁藻和光合细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量172L/kg。
实施例7
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.05，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.95％，氨氮含量45.3％，溶磷含量26ug/mL，春雷霉素含量1400ug/mL，固化物含量8.91％，密度1.016kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在残渣液于压力容器中进行混匀处理，处理温度为220℃，压强为1.55Mpa，处理时间为20min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钙调节pH值为5.65；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到35℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为35℃、搅拌转速为100rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵20d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻、扁藻和光合细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量183L/kg。
实施例8
本实施例公开了一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，包括如下步骤：
(1)取春雷霉素发酵残渣液10吨，残渣理化性质：土黄色粘稠液体，pH3.05，还原糖含量0.08％，脂肪含量0.95％，氨氮含量45.3％，溶磷含量26ug/mL，春雷霉素含量1400ug/mL，固化物含量8.91％，密度1.016kg/L；
(2)将残渣液先进行除杂，再在压力容器中进行混匀处理，处理温度为220℃，压强为1.55Mpa，处理时间为20min，在高温高压条件下去除掉残渣液中的春雷霉素；
(3)将高温高压处理后的残渣液用氢氧化钙调节pH值为5.6；
(4)然后将处理后的残渣液加入到反应器中，待残渣液温度降到35℃接种产甲烷混合菌液，接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为15％，残渣开始厌氧发酵，在发酵温度为35℃、搅拌转速为100rpm的厌氧条件下，每小时搅拌3分钟并持续发酵30d，收集发酵过程产生的气体；产甲烷混合菌为来茵衣藻、绿球藻、扁藻、蓝细菌和光合细菌的混合物；
(5)用甲烷测量仪测定该气体中甲烷含量200L/kg。
本发明的除杂过程具体为采用过滤网过滤，将残渣液中在发酵过程中设备上脱落的杂质如螺丝、螺栓、废塑料等去除。反应器一般选用厌氧发酵罐。
本发明所用到的产甲烷混合菌包括来茵衣藻、绿球藻、扁藻、蓝细菌和光合细菌中的至少两种。可从污水处理厂厌氧池的活性污泥中分离活化得到，主要包括产氢细菌和产氢藻类两大主要生物类型，产氢藻类主要为来茵衣藻、绿球藻和扁藻类等，产氢细菌主要包括蓝细菌和光合细菌(PSB)。
为了证明发酵过程产生的气体含有碳氢元素，取所有实施例发酵过程产生的气体点燃，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯壁有水珠出现，把水烧杯内的水珠滴入澄清石灰水中，石灰水变混浊。
经气相色谱仪分析检测，得到如图1所示的发酵春雷霉素残渣产生的物质图谱，从图1可看出发酵过程产生的气体中含有二氧化碳、氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳，发酵过程产生的气体为混合的可燃气体，可作为清洁能源使用，利用春雷霉素残渣液制备可作为清洁能源使用的混合气体，变废为宝。
以上较佳实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式，但凡本领域技术人员因本发明所涉及之技术启示，而采用等同替代或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将春雷霉素发酵残渣液进行除杂、混匀处理；
(2)向步骤(1)处理后的残渣液中加入产甲烷混合菌进行厌氧发酵，在发酵温度为20～40℃的厌氧条件下发酵，发酵过程中产生能够作为清洁能源的可燃气体。
2.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，步骤(1)中混匀处理的温度为180～220℃，压强为0.1～2.3Mpa，处理时间为5～30min。
3.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，将步骤(1)处理后的残渣液加入碱性物质调节pH值为4.0～6.0。
4.根据权利要求3所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，所述pH值为5.60。
5.根据权利要求3所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。
6.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，所述产甲烷混合菌为厌氧菌群。
7.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，在厌氧发酵过程中对残渣液进行搅拌，搅拌速度为60～100rpm。
8.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，发酵天数为10～30d。
9.根据权利要求1所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，产甲烷混合菌的接种量占春雷霉素发酵残渣液的体积为10～30％。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的利用春雷霉素发酵残渣液生产可燃气体的方法，其特征在于，产甲烷混合菌包括来茵衣藻、绿球藻、扁藻、蓝细菌和光合细菌中的至少两种。
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何培新: "《高级微生物学》", 31 August 2017, 中国轻工业出版社 *

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