Биотехнологический способ комплексной переработки отходов производства пальмового масла

 

Изобретение относится к способам переработки отходов производства пальмового масла. Твердые отходы подвергают кислотному гидролизу. Гидролизованные твердые отходы смешивают с жидкими отходами. Засев осуществляют биомассой штамма бактерий Acinetobacter baumanni М-1. Проводят жидкофазную ферментацию при рН 6,5-7,5 и температуре 35-45°С. Полученную микробную суспензию сепарируют. Осуществляют доочистку жидкостного потока. Сгущенную биомассу подвергают термообработке при 90°С в течение 1 ч. Затем высушивают и получают кормовой белок. Твердые отходы и твердую фракцию, образующуюся после жидкофазной ферментации, подвергают твердофазной ферментации при рН 6,5-7,5 и температуре 35-45°С. Получают готовый продукт - компост. Способ обеспечивает экологическую чистоту производства пальмового масла и позволяет получить товарные продукты в виде кормового белка и компоста. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области биотехнологии и экологии.

Наиболее близким по содержанию к изобретению является английский патент "Способ очистки сточных вод процесса получения пальмового масла (GB 1601350, 28.10.81), в котором приведено описание способа очистки сточных вод с помощью центрифугирования и биохимического окисления остатков пальмового масла с помощью активного ила.

Отличие изобретения от аналога состоит в том, что комплексной биологической утилизации подвергают как сточные воды, образующиеся при производстве пальмового масла, так и твердые отходы, в значительных количествах накапливающиеся в местах переработки плодов пальмы. При этом достигают двуединую цель: а) природоохранную - очистка сточных вод от вредных примесей; б) народно-хозяйственную - получение ценного высокопротеинового корма для сельскохозяйственных животных и получение высокоэффективных органических удобрений (компостов). Эту цель достигают при комплексном использовании способов жидкофазной и твердофазной ферментации с применением специально селекционированной бактериальной культуры. Жидкие и твердые отходы смешивают до содержания сухих веществ 10% и подвергают жидкофазной ферментации с использованием штамма бактерий Acinetobacter baumanni M-1.

При этом, твердые отходы предварительно подвергают кислотному гидролизу, используя вместо кислоты жидкие отходы производства пальмового масла, имеющие низкое значение pH. Образующуюся в процессе ферментации биомассу отделяют от твердой фракции и далее концентрируют и высушивают. При этом получают готовый продукт - кормовой белок в виде порошка или гранул с содержанием сырого протеина до 50%. Твердую фракцию, отделенную после жидкофазной ферментации, смешивают с твердыми отходами (кондиционными и некондиционными) и подвергают твердофазной ферментации совместно с избыточным активным илом прудов-аэротенков, навозом или пометом. При этом получают готовый продукт-компост. Доочистку высвобождающихся после жидкофазной ферментации сточных вод проводят в аэрируемых прудах до требуемых показателей.

Описание технологии комплексной переработки отходов производства пальмового масла Жидкофазная ферментация.

Жидкофазную ферментацию смеси жидких и твердых отходов осуществляют в аппарате с перемешиванием и аэрацией в периодическом и непрерывном режимах выращивания при добавлении минеральных источников азота и фосфора, pH 6,5 - 7,5, температура 35 - 45^oC. При этом, твердые отходы подвергают предварительно кислотному гидролизу при температуре 90^oC в течение одного часа. Вместо кислоты для гидролиза используют жидкие отходы производства пальмового масла, имеющие pH 3,5 - 4,5. Гидролизованные твердые отходы смешивают с жидкими отходами до содержания сухих веществ 10%. Засев осуществляют биомассой штамма бактерий Acinetobacter baumanni M-1.

Характеристики штамма бактерий Acinetobacter baumanni M-1.

Клетки одно-, двухсуточной культуры бактерий на мясо-пептонном агаре представляют собой короткоовальные палочки размером 1,1-1,3х1,0-1,5 мкм, одиночные и сдвоенные, неподвижные, неспорообразующие, грамотрицательные. Оксидазоотрицательный, каталазоположительный.

Колонии одно-, двухсуточной культуры на мясо-пептонном агаре, округлые, размером 1-2 мм, с ровным краем, слабовыпуклые, гладкие, блестящие, непигментированные. Аэроб. Хемоорганотроф. Ассимилирует: глюкозу, сахарозу, фруктозу, мальтозу, орнитин, лейцин, 2,3-бутиленгликоль, малат, тирозин, аспартат, лактат, тригриглицериды, мочевину, аспаргин, сульфат аммония, аммофос, калий азотнокислый. Не ассимилирует: D-ксилозу, арабинозу, β-аланин. Не гидролизует желатину. Восстанавливает нитраты. Уреазу не образует. Обладает амилоцеллюлитической активностью. Температура роста 25-48^oC. Непатогенен, нетоксичен.

Суспензию, полученную после жидкофазной ферментации, разделяют на барабанных ситах на микробную суспензию и твердую фракцию. Микробную суспензию сепарируют и сгущенную биомассу подвергают термообработке при 90^oC в течение одного часа для "убивки" живых клеток культуры-продуцента и высушивают на распылительной сушилке при температуре на входе 500-600^oC. При этом получают готовый продукт - кормовой белок, имеющий следующие показатели: порошок серовато-бежеватого цвета, запах отсутствует, влажность не более 10%, содержание углеводов 4-4,5%, содержание липидов 2,5-3%, содержание сырого протеина не менее 50%.

Жидкостный поток после сепарации подвергают доочистке в аппарате при аэрациии 0,5-1,5 м³/м³·час. При этом получают очищенную воду на выходе с ХПК 100-300 мг/л.

Твердофазная ферментация.

Твердофазную ферментацию осуществляют в периодическом режиме в емкостях в условиях перемешивания и аэрации 20-30 нм³/м³·час. Субстратом служат: кондиционные (влажность 70%) и некондиционные (влажность 25-50%) твердые отходы производства пальмового масла; твердая фракция, образующаяся после жидкофазной ферментации (влажность 65-70%); навоз или помет (влажность 80-90%), а также избыточный активный ил аэрируемых прудов и прудов-отстойников. Процесс ферментации проводят при исходной влажности 60-65%, pH 6,5-7,5, температуре 35-45^oC в течение первых двух суток и периодическом перемешивании 5-6 раз в сутки. В последующие сутки происходит саморазогревание до температуры 60-65^oC, которую выдерживают в течение 5-8 суток. В это время происходит уничтожение патогенов микрофлоры, яиц гельминтов, жизнеспособных семян сорняков. После самоохлаждения получают готовый продукт - полноценный компост.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 1.1. Переработку жидких и твердых отходов осуществляют методом жидкофазной ферментации в аппарате "Абитекс" с рабочим объемом 5 л в периодическом режиме, pH среды 7,0, температура 35-45^oC, субстратом служат жидкие отходы производства пальмового масла с содержанием сухих веществ 3,5%, в которые добавляют 6,5% по сухому весу твердых отходов (смесь остатков внеплодника, внутриплодника, скорлупы, семян, остатки мякоти - жом), которые предварительно подвергают кислотному гидролизу в жидких отходах производства пальмового масла при pH 3,5, при температуре 90^oC в течение одного часа. В среду выращивания добавляют 6 г аммофоса в качестве источника азота и фосфора. В качестве культуры-продуцента используют штамм бактерий Acinetobacter baumanni M-1, который вносят в виде суспензии в количестве 250 мл с содержанием сухого вещества биомассы 1 г. Процесс ферментации протекает в течение 12 часов. Полученную бактериальную суспензию подвергают отделению от твердой фракции на барабанном сите и далее концентрируют на сепараторе типа "Вестфалия". Затем сконцентрированную биомассу подвергают термообработке при температуре 90^oC в течение одного часа и высушивают на распылительной сушилке при температуре 500-600^oC. В результате получают готовый продукт - кормовой белок с содержанием сырого протеина 50%.

1.2. Переработку некондиционных и кондиционных твердых отходов производства пальмового масла осуществляют в аппарате с механическим перемешиванием и аэрацией. Механическое перемешивание проводят периодически 5-6 раз в сутки. Подачу воздуха осуществляют постоянно с интенсивностью 20-30 нм³/м³·час. Слой перерабатываемых твердых отходов составляет 1,4-1,7 м. Некондиционные и кондиционные твердые отходы представляют собой смесь твердой фракции, образующейся после жидкофазной ферментации с влажностью 70%; кондиционный жом с влажностью 70%; некондиционный жом, хранящийся в буртах с влажностью 25%; избыточный активный ил аэрируемых прудов и прудов-отстойников. К твердым отходам добавляют птичий помет с влажностью 80% при их соотношении 1:1. Содержание сухих веществ при твердофазной ферментации составляет 60%. Процесс ферментации осуществляют с помощью ассоциативной культуры микроорганизмов, формирующейся за счет культуры-продуцента со стадии жидкофазной ферментации и спонтанной микрофлоры из биоценозов твердых отходов и активного ила. Процесс ферментации проводят в течение первых двух суток при температуре 30-45^oC за счет саморазогрева. В дальнейшем температуру повышают от 45 до 60^oC, при которой ведут ферментацию в течение 8 суток. Далее в последующие двое суток проходит процесс дозревания и самоохлаждения. При этом получают готовый продукт - компост следующего состава: влажность 50%, азот общий - 2,8%, содержание фосфора (на P₂O₅) - 1,7%, содержание калия (на K₂O) - 1,3%. Структура компоста рыхлая, цвет бурый, темно-бурый, запах влажно-земляной, pH 8,3. Патогенная микрофлора, яйца гельминтов, личинки насекомых и мух, жизнеспособные семена сорняков отсутствуют.

1.3, Доочистку жидкостного потока, поступающего после стадии сепарации (см. 1.1), осуществляют в аппарате, моделирующем аэрируемые пруды при аэрации 0,5 нм³/м³·час, температуре 35^oC, pH 7,0. Время пребывания 5 суток. После очистки ХПК жидкостного потока составляет 200 мг/л.

Таким образом, предлагаемый комплексный способ переработки жидких и твердых отходов производства пальмового масла, характеризуется следующими особенностями: - позволяет получить товарные продукты в виде кормового белка с содержанием сырого протеина не менее 50% и компоста в качестве полноценного органического удобрения;
- обеспечивает экологическую чистоту производства пальмового масла, подвергая переработке жидкие и твердые отходы без каких-либо сопутствующих выбросов или отходов, с получением очищенной воды, соответствующей нормативам для сброса в водоемы.

Формула изобретения

1. Способ экологически чистой комплексной переработки отходов производства пальмового масла, отличающийся тем, что жидкие и твердые отходы подвергают жидкофазной и твердофазной ферментации с использованием селекционированной культуры бактерий Acinetobacter baumanni M-I для получения кормового белка, компоста и очищенной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку отходов осуществляют путем жидкофазной ферментации смеси жидких и твердых отходов при содержании сухих веществ 10% с получением кормового белка с содержанием сырого протеина до 50%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что твердые отходы для жидкофазной ферментации подвергают предварительному гидролизу при температуре 90^oC в течение 1 ч, используя вместо кислоты жидкие отходы производства пальмового масла, имеющие низкое значение рН.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку твердых отходов осуществляют путем твердофазной ферментации с использованием в качестве субстратов кондиционных и некондиционных твердых отходов производства пальмового масла, твердой фракции после жидкофазной ферментации, избыточного активного ила аэрируемых прудов и прудов-отстойников, навоза или помета с получением полноценного компоста.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии жидкофазной ферментации происходит основная очистка жидких стоков, а после аэрируемых прудов получается очищенная вода, соответствующая нормативам.