CN103695326A - 一种处理分散式高浓度有机废水的酵母及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理分散式高浓度有机废水的酵母，所述酵母附着在载体材料上，并经发酵、压滤、烘干，最后压制成可长期稳定保存的干酵母粒。本发明公开了酵母的制备方法，其特征包括以下步骤：以莲藕粉或葛粉为原料，经蒸煮灭菌、接种厌氧酵母菌、淀粉发酵、酵母发酵、压滤、烘干，最后压制成粒状。本发明还公开了酵母的应用，利用酵母处理分散式高浓度有机废水，其特征在于包括以下步骤：将所述酵母加入至分散式高浓度有机废水中，反应器内保持厌氧环境，沉淀出水，回收剩余污泥用作饲料或堆肥。本发明所述酵母可长期保存两年以上，且处理效率高、效果稳定，可用于废水处理，尤其是分散式高浓度有机废水的厌氧生物处理；本发明所提供的制备方法和应用简便，成本低廉，可在分散式高浓度有机废水处理中广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护中污水处理技术领域，具体涉及处理分散式高浓度有机废水的酵母及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，全球水环境污染问题日益严重，水资源短缺已成为制约社会发展的重要因素。
高浓度有机废水是指由食品、皮革及造纸等行业排出的化学需氧量（COD）在2000mg/L以上的废水。这些废水中含有大量的碳水化合物、纤维素、脂肪和蛋白质等有机物，若直接排放将会对水环境造成严重的污染。
高浓度有机废水处理法分为物化法、化学法和生物法。物化法常作为一种预处理手段，通过回收废水中有用成分或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物、提高生化性和降低生化处理负荷的目的。一般常用的物化法有浓缩法、吸附法和萃取法等，物化法主要缺点是能耗高。化学法应用化学原理和化学作用将废水中污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化，主要包括臭氧氧化法、Fenton氧化法和电化学氧化法等。化学法通常设备投资大，处理成本高。生物法是利用微生物代谢来分解和转化水体中的有毒有害化学物质及其它各种超标组分的处理技术。生物法经济安全，且污染物阈值低、残留少、无二次污染，因而具有较好的应用前景。
根据降解作用场所的不同，生物法可分为好氧法与厌氧法。好氧法是利用好氧微生物（包括兼性微生物）在好氧条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法，主要分为生活污泥法和生物膜法。厌氧法也称厌氧消化，是一种成本低、将废水处理和能源的回收与利用相结合的废水处理技术，主要通过厌氧微生物（包括兼性微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质。与好氧生物处理技术相比，厌氧法在处理高浓度有机废水方面具有能耗低、剩余污泥产量少、产生的剩余污泥易脱水、营养盐需求量低和容积负荷高等优点。然而，尽管人们在废水厌氧生物处理过程中已经较注重能源的回收利用，且为提高回收率作出了不少努力，但总体来讲回收方式仍比较单一，回收利用率仍有待提高。
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和缺氧环境中均能生存，属于兼性厌氧菌。在有氧环境中，酵母菌可将葡萄糖转化为水和二氧化碳。而在缺氧条件下，发酵型的酵母可将糖类转化成为二氧化碳和乙醇（俗称酒精）来获取能量。因酵母菌属于单细胞真核生物，易于培养且生长迅速，能形成很好的絮体，且具有污泥负荷高、剩余污泥可回收作饲料等优点，其可用于废水处理，尤其是高浓度有机废水的厌氧生物处理。上世纪70年代后期，日本国税厅酿造研究所设计了酵母菌废水处理系统，用于处理啤酒废水和食品加工废水。随后，日本一家企业成功地将该技术作为高浓度有机废水的前段处理，由此产生了酵母菌废水处理技术。酵母菌废水处理技术利用一种或多种酵母菌在好氧条件下降解和利用废水中的有机物，从而达到净化废水的目的。
尽管目前该技术已用于多种实际工业废水的处理，然而，由于酵母菌株对环境条件要求严苛，不易长期保存和携带运输，该技术一般采用连续工艺，且工艺流程复杂，限制了该技术的进一步推广和应用。分散式高浓度有机废水由于其分布较散，水量小且变化量大的特点，难以采用连续流工艺集中处理。因此，若能研发出一种新型的可用于分散式高浓度有机废水序批式处理的酵母，将为酵母菌废水处理技术的发展与推广应用带来新的机遇。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服目前酵母菌对环境条件要求苛刻，不易长期、大量和分散式保存等难题，提供一种可长期稳定保存的酵母，该酵母保存量大、保存时间长，且操作简便、易于携带运输、处理效率高，并提供一种工艺简单、成本低的酵母制备方法和该酵母在高浓度有机废水好氧生物处理中的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种处理分散式高浓度有机废水的酵母，将酵母菌接种在灭菌后的载体材料上，经过发酵、压滤、烘干，并压制成易于携带保存的粒状。
本发明还提供了一种该酵母的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）蒸煮灭菌：对载体材料原料进行蒸煮；
（2）接种：向灭菌后的原料中接种酵母菌；
（3）淀粉发酵：将淀粉好氧发酵成麦芽糖、葡萄糖等；
（4）酵母发酵：对酵母进行厌氧发酵；
（5）压滤：进行真空压滤，获得酵母湿菌体；
（6）烘干：在流化床中烘干；
（7）压制：将烘干后的酵母压制成干酵母粒。
所述载体材料原料以莲藕粉或葛粉为原料。
所述酵母菌为P.membranaefaciens和K.fragillis。
所述蒸煮灭菌操作温度为105～107℃，灭菌时间为1～1.2小时。
所述淀粉发酵操作温度为21～22℃，发酵时间为3.5～4小时。
所述酵母发酵操作温度为30～31℃，发酵时间为25～28分钟。
所述烘干操作温度为52～55℃，产品含水量5.7～5.8%。
本发明通过将酵母菌附着在载体材料上并经发酵烘干，得到可长期保存的酵母。所述载体材料不仅能为酵母菌提供厌氧环境，还能为酵母菌提供营养源，使酵母能长期存活两年以上。所述酵母在干燥环境中能长期保存，在水中能迅速溶解，形成酵母菌。所述酵母菌在好氧环境中可对有机废水进行好氧生物处理，出水效果好、处理效率高。
本发明还提供了一种活性污泥法酵母的应用，利用酵母处理分散式高浓度有机废水，其特征在于，包括以下步骤：
（1）向反应器中注入高浓度有机废水；
（2）将所述酵母投加到至高浓度有机废水中并溶解；
（3）鼓风曝气4小时；
（4）静置沉淀0.5小时，排出上清液；
（5）重复步骤（1）操作。
所述分散式高浓度有机废水为2146mg/L≤COD≤2278mg/L时，酵母对有机废水具有良好的处理效果。
本发明的有益效果：本发明所述酵母便于携带运输和长期保存，且处理效率高，不仅能有效防止废水对水体和环境人类健康的危害，还能有效解决酵母菌难以长期存放的难题；本发明所述酵母制备方法简单，成本低廉，可在废水生物处理中广泛推广应用。
具体实施方式
本发明提供了一种处理分散式高浓度有机废水的酵母及其制备方法与应用，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：一种本发明的酵母，所述酵母接种在灭菌后的载体材料上，经过发酵、压滤、烘干，并压制成酵母粒。
上述酵母的制备方法，包括以下步骤：
（1）蒸煮灭菌：以莲藕粉为原料蒸煮，操作温度105℃，灭菌时间1.2小时；
（2）接种：向灭菌后的莲藕粉原料中接种酵母菌P.membranaefaciens和K.fragillis；
（3）淀粉发酵：将淀粉好氧发酵成麦芽糖、葡萄糖等，操作温度为21℃，发酵时间为4小时；
（4）酵母发酵：对酵母进行厌氧发酵，操作温度为30℃，发酵时间为28分钟；
（5）压滤：将发酵后的混合物进行真空压滤，获得酵母湿菌体；
（6）烘干：在流化床中快速烘干，操作温度52℃，产品含水量5.8%；
（7）压制：将烘干后的酵母压制成酵母粒。
上述酵母的应用，包括以下步骤：
（1）向反应器中注入高浓度有机废水；
（2）将所述酵母投加到至高浓度有机废水中并溶解；
（3）鼓风曝气4小时；
（4）静置沉淀0.5小时，排出上清液；
（5）重复步骤（1）操作。
实施例2：一种本发明的酵母，所述酵母菌接种在灭菌后的载体材料原料上，并经过发酵、压滤、烘干，最后压制成粒状。
上述酵母的制备方法，包括以下步骤：
（1）蒸煮：以葛粉为原料蒸煮，操作温度107℃，灭菌时间为1小时；
（2）接种：向蒸煮好的糯米原料中接种酵母菌P.membranaefaciens和K.fragillis；
（3）淀粉发酵：将淀粉好氧发酵成麦芽糖、葡萄糖等，操作温度为22℃，发酵时间为3.5小时；
（4）酵母发酵：对酵母进行厌氧发酵，操作温度为31℃，发酵时间为25分钟；
（5）压滤：将发酵后的混合物进行真空压滤，获得酵母湿菌体；
（6）烘干：在流化床中快速烘干，操作温度55℃，产品含水量5.7%；
（7）压制：将烘干后的酵母压制成粒状。
上述酵母的应用，包括以下步骤：
（1）向反应器中加入高浓度有机废水；
（2）将所述酵母加入至高浓度有机废水中；
（3）鼓风曝气4小时；
（4）静置沉淀0.5小时，排出上清液水；
（5）重复步骤（1）操作。
Claims (10)
1.一种处理分散式高浓度有机废水的酵母及其制备方法与应用，其特征在于：将酵母菌接种在灭菌后的载体材料上，经过淀粉发酵、酵母发酵、压滤、烘干，最后压制成可长期保存的酵母粒。
2.根据权利要求1所述的酵母，其特征在于所述酵母菌为P.membranaefaciens和K.fragillis。
3.根据权利要求1所述的酵母，其特征在于所述载体材料以莲藕粉或葛粉为原料。
4.根据权利要求1所述的酵母的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）蒸煮灭菌：以莲藕粉或葛粉为原料蒸煮；
（2）接种：向灭菌后的原料中接种酵母菌；
（3）淀粉发酵：将淀粉好氧发酵成麦芽糖、葡萄糖等；
（4）酵母发酵：对酵母进行厌氧发酵；
（5）压滤：将发酵后的混合物进行真空压滤，获得酵母湿菌体；
（6）烘干：在流化床中烘干；
（7）压制：将烘干后的酵母压制成干酵母粒。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述蒸煮灭菌操作温度为105～107℃，灭菌时间为1～1.2小时。
6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述淀粉发酵操作温度为21～22℃，发酵时间为3.5～4小时。
7.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述酵母发酵操作温度为30～31℃，发酵时间为25～28分钟。
8.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述烘干操作温度为52～55℃，产品含水量5.7～5.8%。
9.根据权利要求1或9所述的酵母的应用，其特征在于：当所述分散式高浓度有机废水COD浓度为2146mg/L≤COD≤2278mg/L时，酵母对废水的处理效果良好。
10.根据权利要求1或9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
（1）向反应器中注入分散式高浓度有机废水；
（2）将所述酵母投加到至分散式高浓度有机废水中并溶解；
（3）鼓风曝气4小时；
（4）静置沉淀0.5小时，排出上清液；
（5）重复步骤（1）操作。
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