[发明专利]含咖啡碱废水的无害化处理方法及所用菌

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域。具体的说，本发明涉及一种利用细菌降解咖啡碱进行含咖啡因废水的无害化处理方法。

背景技术

茶多酚是从茶叶中提取的重要生理活性成分，具有抗氧化、抗辐射、抗突变、抗肿瘤、抗衰老等诸多功能，在功能食品和医药领域具有良好的应用前景，因此，茶多酚提取和纯化产业发展非常迅猛，到2011年，全国茶多酚生产企业超过60家，规模在100吨以上的企业有10余家，年产量4000吨以上。茶多酚常采用萃取、净化、提纯和干燥等工艺制备而成，其中提纯工序是影响产品质量最重要的工序。茶多酚的提纯工序主要目的是去除咖啡碱等杂质。从茶多酚中脱除咖啡因等杂质的主要方法有：有机溶剂(如氯仿等)萃取、金属离子沉淀(如Ca²⁺等)/酸转溶/乙酸乙酯萃取、逆流色谱和树脂吸附分离等几种方法，这些方法各有各的优缺点，但是所有的方法都会产生一定数量的含茶多酚、咖啡碱、果胶、蛋白、氨基酸以及一些胶状颗粒物的废水，其中茶多酚、果胶、蛋白、氨基酸和颗粒物对废水的化学耗氧量(COD)、生物耗氧量(BOD)、悬浮物(SS)和色度等有重要影响，是茶多酚生产和精制企业废水无害化处理过程中的主要目标物。目前，较大规模的茶多酚生产和精制企业对废水处理已经相当重视，采取的方法一般为：将生产过程中的废水收集入集水池，加入混凝剂或絮凝剂以去除茶多酚和胶状悬浮颗粒，之后依次进行微生物无氧发酵和需氧发酵以去除废水中的大部分有机物，最后通过生物滤池去除微生物并释放。

咖啡碱，又名咖啡因，白色针状晶体，具有较强的中枢神经兴奋作用和利尿作用，被广泛用于医药、食品、化妆品等领域。在茶叶及其片末副产品中，咖啡碱含量一般为1-5％。在提取茶多酚或者茶多酚精制过程产生的废水中，均含有相当数量的咖啡碱，由于采用的工艺不同，废水中咖啡因含量在每升几百毫克到上千毫克不等。咖啡碱在我国属于管制产品，其生产必须获得有关部门的严格审批。普通的茶多酚提取或者精制企业一般很难获得生产授权。因此，茶多酚生产企业对生产过程废水中所含的咖啡因一般不会采取回收措施。研究显示，即使是较低浓度的咖啡碱对水生动植物即具有明显的毒性，因此咖啡碱对水生环境具有很大的潜在破坏作用。由于咖啡碱对酸碱和普通氧化剂处理均表现出很强的抗性，普通的微生物一般也很难降解利用咖啡因，而且溶解在水中的咖啡因分散性好、不会像其它污染物一样对水体色度等产生视觉影响，因此，即使废水中含有较高浓度的咖啡因一般也很难在生物耗氧量、悬浮物和色度等的监测指标中得到反映，从而导致废水中残存的咖啡碱很容易被忽视。而且，目前也没有有效的含咖啡因废水的处理技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、条件温和、效果稳定的含咖啡碱废水的无害化处理方法及所用的恶臭假单胞菌，按照本发明的方法能利用生物发酵途径高效去除废水中的咖啡碱。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种恶臭假单胞菌，保藏名称为：恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)CT2025，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；保藏日期：2012年02月17日，保藏号：CGMCC NO.5767。

本发明还同时提供了上述恶臭假单胞菌的扩繁法：将恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)CGMCC NO.5767接种于扩繁液体培养基中，于28～30℃、130～150转/分钟条件下扩繁培养，当所得扩繁产物的在600纳米处的吸光度≥4时，停止扩繁培养。

作为本发明的恶臭假单胞菌的扩繁法的改进：

扩繁液体培养基为：每升扩繁液体培养基中含有5.0毫摩尔的氯化钾、1.5毫摩尔的硫酸亚铁、1.5毫摩尔的硫酸镁、0.4毫摩尔的氯化钙、0.3毫摩尔的磷酸氢二钠、0.15微摩尔的硼酸、0.05微摩尔的硫酸铜、0.05微摩尔的硫酸锰、0.05微摩尔的钼酸钠、0.05微摩尔的硫酸锌、蔗糖10克、蛋白胨10克、咖啡碱2.5～7.5毫摩尔，其余为水；调节pH7.0后，高温灭菌。

本发明还同时提供了一种含咖啡碱废水的无害化处理方法：在每100吨的含咖啡碱废水中接种入0.8～1.2kg的恶臭假单胞菌(鲜重)，在以下任意一个废水处理的阶段介入应用：

在厌氧发酵之后的需氧处理阶段应用，

在废水需氧处理结束后应用；

上述恶臭假单胞菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)CGMCC NO.5767。