CN109607771A - 一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微生物应用及环境保护技术领域，具体涉及到一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法。本发明所述方法包括将活性污泥与混合废水进行厌氧发酵的步骤，所述混合废水由糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液组成，所述混合废水总COD为7.0～8.0g COD/L。本发明还可以减少厌氧发酵系统启动时间，使系统运行稳定，解决单一物质厌氧发酵时，溶液极易酸化的现象。符合工厂多种酒精原料的生产模式，解决季节滞停的问题。

Description

一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法
技术领域
本发明涉及微生物应用及环境保护技术领域，具体涉及到一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法。
背景技术
糖蜜酒精废水是一种由糖蜜生产酒精时所产生的高浓度有机废水。它具有产量大，有机物含量高，色度深，酸度高，降解难度大等特点，其COD(80000～100000mg/L)和BOD(40000～50000mg/L)极高，pH在3～5.4，季节性强，排放时间较为集中。若将糖蜜酒精废水直接排放，会引起水体富营养化和土壤酸化板结，严重污染环境，威胁人类健康，制约生产发展。
目前在处理高浓度有机废水方面，最为经济有效的方法是厌氧生物处理法，不仅可以净化废水，还能生产清洁能源--沼气。但是由于糖蜜酒精废水成分复杂，含有5％～12％的胶体物质(焦糖、黑色素和果胶质等)，在厌氧发酵时，胶体物质会吸附在菌体表面，使厌氧发酵困难，特别是焦糖与黑色素，会抑制微生物活性，并对厌氧发酵产生较大抑制作用，从而降低发酵罐的利用率。此外，糖蜜酒精废水中还含有大量灰分和一些重金属离子(Cu、Pb等)，都不利于糖蜜酒精废水发酵。所以单一厌氧发酵糖蜜酒精废水时，往往存在着效率低，甲烷产量不高，发酵运行易发生酸败等问题。所以我们需要寻找一种原料，前期混合厌氧发酵的驯化过程，达到有效处理糖蜜酒精废水的目的。
发明内容
针对单一厌氧发酵糖蜜酒精废水中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法。本发明操作简单易行，能提高糖蜜酒精废水COD去除率，增加甲烷产量。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，所述方法包括将活性污泥与混合废水进行厌氧发酵的步骤，所述混合废水由糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液组成，所述混合废水总COD为7.0～8.0g COD/L。
优选的是，所述厌氧发酵包括五个阶段的厌氧发酵，其中，
第一阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:1.1～0.85；
第二阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0.7～0.65；
第三阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比1:0.6～0.45；
第四阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0.4～0.25；
第五阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0。
优选的是，所述活性污泥和混合废水组成发酵液，所述活性污泥和发酵液体积比为10～17:40。
优选的是，所述混合废水pH为6.5～7.5。
优选的是，所述厌氧发酵温度为36～38℃。
优选的是，所述第一至第五阶段厌氧发酵时间均为13～17天。
优选的是，所述厌氧发酵是在氮气气氛中形成的厌氧环境下进行的。
本发明在驯化前期添加一定比例的混合废水(糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液)对厌氧发酵系统进行驯化，随后逐步减少木薯淀粉溶液的浓度，增加糖蜜酒精废水的浓度，直至使用纯糖蜜酒精废水，通过本方法，可以提高甲烷产量，提高COD(化学需氧量)去除率。本发明还可以减少厌氧发酵系统启动时间，使系统运行稳定，解决单一物质厌氧发酵时，溶液极易酸化的现象。符合工厂多种酒精原料的生产模式，解决季节滞停的问题。经过前期添加木薯淀粉溶液进行驯化的组，在最后纯糖蜜酒精废水阶段，进水负荷为7.5g COD/(L·d)时，COD去除率为70.13％，纯甲烷产量为298.48mL每天。
附图说明
图1是本发明实施例2中Y3组和Y4组的COD去除率变化图；
图2是本发明实施例2中Y3组和Y4组的甲烷产量变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。
以下实施例所述的活性污泥是来源于广西贵糖(集团)股份有限公司IC反应器中的厌氧活性污泥，所述的木薯淀粉溶液是一种由木薯淀粉所配置的溶液。
实施例1
步骤1、采用自制发酵瓶结合AMPTS-II全自动甲烷潜力系统进行厌氧发酵。
步骤2、按照糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比为1:1.1配置进水，使总COD为7.0g COD/L。
量取100mL活性污泥，装入发酵瓶中，加入所述糖蜜酒精废水及木薯淀粉溶液组成的混合废水使反应器终体积为400mL，装入机械搅拌系统。向每个反应瓶中通入氮气，保证厌氧环境，同时检查发酵罐的密封情况。
步骤3、连续反应三天并观察产气情况，若几组的产气量、产气速率基本一致，说明反应体系的平行状况、运行情况良好。并运行至不再产气。
步骤4、将发酵罐分为Y1、Y2两组；Y1：使用纯糖蜜酒精废水进行厌氧发酵，糖蜜酒精废水的含量，与同时期Y2组混合废水中糖蜜酒精废水含量相同，其余体积用蒸馏水补充，其五个不同浓度的糖蜜酒精废水浓度分别对应第一至第五阶段厌氧发酵。Y2：整个过程，进水负荷均为7.0g COD/(L·d)，根据糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比分别为1:1.1；1:0.7；1:0.6；1:0.4；1:0五种比例，逐步减少混合废水中的木薯淀粉溶液的浓度，直至进样为纯的糖蜜酒精废水(即1:0)为止。利用以上所述的五个不同COD浓度比的糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液进行的厌氧发酵分别对应第一至第五阶段厌氧发酵，每日进出80mL混合废水，混合废水pH为6.5，厌氧发酵温度为36℃，水力停留时间为120h，13天为一个反应阶段，逐步提升糖蜜酒精废水的浓度，第五阶段厌氧发酵结束之后，所得的污泥为糖蜜酒精废水厌氧发酵所需的驯化污泥。
实施例2
步骤1、采用自制发酵瓶结合AMPTS-II全自动甲烷潜力系统进行厌氧发酵。
步骤2、按照糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比为1:1配置进水，使总COD为7.5g COD/L。
量取150mL活性污泥，装入发酵瓶中，加入所述糖蜜酒精废水及木薯淀粉溶液组成的混合废水使反应器终体积为400mL，装入机械搅拌系统。向每个反应瓶中通入氮气，保证厌氧环境，同时检查发酵罐的密封情况。
步骤3、连续反应三天并观察产气情况，若几组的产气量、产气速率基本一致，说明反应体系的平行状况、运行情况良好。并运行至不再产气。
步骤4、将发酵罐分为Y3、Y4两组；Y3：使用纯糖蜜酒精废水进行厌氧发酵，糖蜜酒精废水的含量，与同时期Y4组混合废水中糖蜜酒精废水含量相同，其余体积用蒸馏水补充，其五个不同浓度的糖蜜酒精废水浓度分别对应第一至第五阶段厌氧发酵。Y4：整个过程，进水负荷均为7.5g COD/(L·d)，根据糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比分别为1:1；1:0.67；1:0.5；1:0.33；1:0五种比例，逐步减少混合废水中的木薯淀粉溶液的浓度，直至进样为纯的糖蜜酒精废水(即1:0)为止。利用以上所述的五个不同COD浓度比的糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液进行的厌氧发酵分别对应第一至第五阶段厌氧发酵，每日进出80mL混合废水，混合废水pH为7.0，厌氧发酵温度为37℃，水力停留时间为120h，15天为一个反应阶段，逐步提升糖蜜酒精废水的浓度，第五阶段厌氧发酵结束之后，所得的污泥为糖蜜酒精废水厌氧发酵所需的驯化污泥。
实施例3
步骤1、采用自制发酵瓶结合AMPTS-II全自动甲烷潜力系统进行厌氧发酵。
步骤2、按照糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比为1:0.85配置进水，使总COD为8.0g COD/L。
量取170mL活性污泥，装入发酵瓶中，加入所述糖蜜酒精废水及木薯淀粉溶液组成的混合废水使反应器终体积为400mL，装入机械搅拌系统。向每个反应瓶中通入氮气，保证厌氧环境，同时检查发酵罐的密封情况。
步骤3、连续反应三天并观察产气情况，若几组的产气量、产气速率基本一致，说明反应体系的平行状况、运行情况良好。并运行至不再产气。
步骤4、将发酵罐分为Y5、Y6两组；Y5：使用纯糖蜜酒精废水进行厌氧发酵，糖蜜酒精废水的含量，与同时期Y6组混合废水中糖蜜酒精废水含量相同，其余体积用蒸馏水补充，其五个不同浓度的糖蜜酒精废水浓度分别对应第一至第五阶段厌氧发酵。Y6：整个过程，进水负荷均为8.0g COD/(L·d)，根据糖蜜酒精废水的COD与木薯淀粉溶液的COD比分别为1:0.85；1:0.65；1:0.45；1:0.25；1:0五种比例，逐步减少混合废水中的木薯淀粉溶液的浓度，直至进样为纯的糖蜜酒精废水(即1:0)为止。利用以上所述的五个不同COD浓度比的糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液进行的厌氧发酵分别对应第一至第五阶段厌氧发酵，每日进出80mL混合废水，混合废水pH为7.5，厌氧发酵温度为38℃，水力停留时间为120h，17天为一个反应阶段，逐步提升糖蜜酒精废水的浓度，第五阶段厌氧发酵结束之后，所得的污泥为糖蜜酒精废水厌氧发酵所需的驯化污泥。
实施例1-3中，Y1、Y3、Y5组全程为纯糖蜜酒精废水，不添加木薯淀粉溶液。但是为防止一开始糖蜜酒精废水浓度过大导致反应无法正常进行，该组的糖蜜酒精废水的含量，与同时期Y2、Y4、Y6组混合废水中糖蜜酒精废水含量相同。
检测结果显示，在驯化前期添加一定比例的混合废水对污泥进行驯化，随后逐步减少木薯淀粉溶液的浓度，增加糖蜜酒精废水的浓度，直至使用纯糖蜜酒精废水，让污泥中的菌种能逐渐的适应纯糖蜜酒精废水的繁殖环境，其驯化结果如下表1所示：
表1混合废水驯化污泥效果

Claims (7)

1.一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述方法包括将活性污泥与混合废水进行厌氧发酵的步骤，所述混合废水由糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液组成，所述混合废水总COD为7.0～8.0g COD/L。
2.根据权利要求1所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述厌氧发酵包括五个阶段的厌氧发酵，其中，
第一阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:1.1～0.85；
第二阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0.7～0.65；
第三阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比1:0.6～0.45；
第四阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0.4～0.25；
第五阶段厌氧发酵中糖蜜酒精废水和木薯淀粉溶液的COD之比为1:0。
3.根据权利要求2所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述活性污泥和混合废水组成发酵液，所述活性污泥和发酵液体积比为10～17:40。
4.根据权利要求1-3任一所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述混合废水pH为6.5～7.5。
5.根据权利要求1-3任一所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述厌氧发酵温度为36～38℃。
6.根据权利要求1-3任一所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述第一至第五阶段厌氧发酵时间均为13～17天。
7.根据权利要求1所述的处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法，其特征在于，所述厌氧发酵是在氮气气氛中形成的厌氧环境下进行的。
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