CN109775919A - 有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物发酵行业废水处理领域，公开了有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备生化制剂，步骤2）废水预处理，步骤3）生化处理。本发明工艺相对简单，运行费用低，环境友好性强。

Description

有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺。

背景技术

黄原胶发酵废水来源于黄原胶发酵和提取过程的几道工序。低浓度的废水中无有毒有害物质，主要为精馏塔回收酒精后的外排废水和设备清洗废水，主要污染物为未利用的淀粉、蛋白质等有机物。黄原胶发酵废水的成分比较复杂，主要含有无机盐及一定量的糖类和有机小分子物质。其中大部分为生物胶，生物胶为类纤维素胶类，其结构比较稳定，很难分解，生化处理比较困难，大量发酵废液从工厂排出，造成对环境的严重污染。黄原胶发酵废水的COD浓度非常高，虽经厂内各种废水的稀释，混合废水的COD 浓度也在上千mg/L 左右，对这种高浓度有机工业废水的处理技术一直是研究的热点和难点。

最近几年，我国氨基酸生产行业的建设发展较快，已经成为外资投资和中国经济增长的热点，阜丰集团作为全球生产黄原胶的龙头企业，水资源污染等环境问题已经成为制约氨基酸生产行业可持续发展的关键。用单一的处理方法要求达标排放是很困难的，只有走综合利用和治理相结合的路线，才能实现清洁生产。

先前的研究主要包括两个方面：1、将废水用作制备肥料，其适合具备肥料生产资质和能力的企业，但是对于其他氨基酸生产企业，并不能达到生产肥料的目的；2、采用废水处理系统对其进行净化处理，主要是涉及对生化制剂的改进，在此基础上，申请人继续对生化制剂进行改进，旨在开发更加高效可靠的处理工艺。

炉渣是在煤在锅炉燃烧室中产生的熔融物，由煤灰组成。氨基酸生产企业会产生大量的炉渣，每炼出1t生铁，约产生300kg炉渣。中国专利“一种以炉渣为反应载体处理重金属污水的方法”，其特以炉渣的高比表面积为反应表面，以炉渣的内部孔隙和表面负载氧化钙、硫化钠、聚铁、聚铝、PAM等反应原料，对污水中的重金属进行多级循环处理；其利用了废弃物，成本低廉，能够减少污泥的产生，有效处理污水，但是呈碱性不利用菌株附着，存在菌株附着力力差，而且不抗浸泡容易破碎等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺。

为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备生化制剂，步骤2）废水预处理，步骤3）生化处理。

进一步地，

所述步骤1）制备生化制剂，包括如下步骤：

（1）将炉渣、淀粉以及磷酸溶液按照5-7:1-2:10-20的质量比添加到反应釜中，200rpm搅拌60min，然后升温至120℃干燥30min进行脱水处理，再置于400℃烧结10min，取出，冷却至室温，即得载体；

（2）将蜡样芽孢杆菌ATCC 11778、运动发酵单孢菌ATCC 29191、粪肠球菌ATCC 29212以及产气肠杆菌ATCC 49701按照1-3:2-5:2-5:3-7的体积比混合得到液体菌剂；将液体菌剂与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行干燥，干燥温度为20-30℃，干燥后含水量为6-8wt％，包装，即得。

进一步地，

所述步骤2）废水预处理，包括如下步骤：

将废水经过格栅及一次沉淀池的处理后，去除废水中的悬浮物和沉淀物；所述格栅为网孔结构的进水筛网，网孔的孔径为5mm；然后进入曝气调节池，调节进出口水量，并且调节pH为6.5；再进入UASB反应器，停留时间为24h，进水温度控制在36℃，出水温度控制在30-33℃；

进一步地，

所述步骤3）生化处理，包括如下步骤：经过预处理后的废水进入生化反应池，按照每立方米液体添加10g的量添加生化制剂，处理96h，经过出水口排出。

优选地，

所述磷酸溶液的浓度为0.05-0.1mol/L。

优选地，

所述淀粉粒径为100-200目。

优选地，

所述蜡样芽孢杆菌和运动发酵单孢菌的浓度均为1×10⁹cuf/ml。

优选地，

所述粪肠球菌和产气肠杆菌的浓度均为5×10⁸cuf/ml。

本发明研究的出发点以及取得的有益效果主要包括以下几个方面：

本发明通过格栅、沉淀、曝光调节、UASB反应以及生化处理等步骤，操作工艺也相对简单，运行费用降低，促进废水达标排放。

本发明生化制剂选择能形成优势菌群的菌种，合理配伍，共生协调，活性高，生物量大，繁殖快，同时采用废弃炉渣作为主要原料进行改性制备载体，大大降低了成本。

本发明对炉渣进行改性处理后，炉渣的气孔率、比表面积以及总孔容等指标均有所提高，pH也有所降低，有利于菌株附着，而且密度和水相近，可以悬浮于水中，降低了污泥的产生量，对废水中污染物的处理效果更好，使用寿命大大增加。

本发明生化制剂对COD、NH3-N以及SS的去除率分别达到98.8%、97.3%以及95.2，大大优于对照组1-5，提示本发明生化制剂中各菌株配伍合理，协同性能好，结合改进的载体，能够有效地去除工业废水中的COD、NH3-N 以及SS等污染物。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明所述的微生物属于已知产品，均可以从ATCC等商业途径购买得到。本发明的各菌株的斜面培养、摇瓶种子培养和扩大培养为本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。

实施例1

有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺，其包括如下步骤：

制备生化制剂：

将炉渣、淀粉以及磷酸溶液按照5:1:10的质量比添加到反应釜中，200rpm搅拌60min，然后升温至120℃干燥30min进行脱水处理，再置于400℃烧结10min，取出，冷却至室温，即得载体；所述磷酸溶液的浓度为0.05mol/L；所述淀粉粒径为100目；

将蜡样芽孢杆菌ATCC 11778、运动发酵单孢菌ATCC 29191、粪肠球菌ATCC 29212以及产气肠杆菌ATCC 49701按照1:2:2:3的体积比混合得到液体菌剂；将液体菌剂与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行干燥，干燥温度为23℃，干燥后含水量为8wt％，包装，即得；所述蜡样芽孢杆菌和运动发酵单孢菌的浓度均为1×10⁹cuf/ml；所述粪肠球菌和产气肠杆菌的浓度均为5×10⁸cuf/ml。

废水预处理：

将废水经过格栅及一次沉淀池的处理后，去除废水中的悬浮物和沉淀物；所述格栅为网孔结构的进水筛网，网孔的孔径为5mm；然后进入曝气调节池，调节进出口水量，并且调节pH为6.5；再进入UASB反应器，停留时间为24h，进水温度控制在36℃，出水温度控制在33℃；

生化处理：

预处理后的废水进入生化反应池，按照每立方米液体添加10g的量添加生化制剂，处理96h，经过出水口排出。

实施例2

有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺，其包括如下步骤：

制备生化制剂：

将炉渣、淀粉以及磷酸溶液按照7:2:20的质量比添加到反应釜中，200rpm搅拌60min，然后升温至120℃干燥30min进行脱水处理，再置于400℃烧结10min，取出，冷却至室温，即得载体；所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L；所述淀粉粒径为200目；

将蜡样芽孢杆菌ATCC 11778、运动发酵单孢菌ATCC 29191、粪肠球菌ATCC 29212以及产气肠杆菌ATCC 49701按照3:5:5:7的体积比混合得到液体菌剂；将液体菌剂与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行干燥，干燥温度为26℃，干燥后含水量为6wt％，包装，即得；所述蜡样芽孢杆菌和运动发酵单孢菌的浓度均为1×10⁹cuf/ml；所述粪肠球菌和产气肠杆菌的浓度均为5×10⁸cuf/ml。

废水预处理：

将废水经过格栅及一次沉淀池的处理后，去除废水中的悬浮物和沉淀物；所述格栅为网孔结构的进水筛网，网孔的孔径为5mm；然后进入曝气调节池，调节进出口水量，并且调节pH为6.5；再进入UASB反应器，停留时间为24h，进水温度控制在36℃，出水温度控制在30℃；

生化处理：

预处理后的废水进入生化反应池，按照每立方米液体添加10g的量添加生化制剂，处理96h，经过出水口排出。

实施例3

本发明工艺处理废水效果实例

取内蒙阜丰生产车间的黄原胶工业废水，以实施例1的工艺为例，取样测定预处理之后的废水中的COD、NH3-N以及SS数据，其中，COD为1397mg/L，NH3-N为169mg/L，SS为117mg/L；并且设置对照组，检测生化制剂中各菌株以及载体的配伍效果。

对照组1：不添加蜡样芽孢杆菌，其余同实施例1；

对照组2：不添加运动发酵单孢菌，其余同实施例1；

对照组3：不添加粪肠球菌，其余同实施例1；

对照组4：不添加产气肠杆菌，其余同实施例1；

对照组5：采用常规的硅藻土作为载体，其余同实施例1.

每次试验均设置三个平行组，取平均值；各组别处理后的COD、NH3-N 以及SS的检测结果见表1：

表1

组别	实施例1	对照组1	对照组2	对照组3	对照组4	对照组5
							COD（mg/L）	15.9	72.8	89.4	55.9	96.7	116.5
NH3-N（mg/L）	4.5	19.3	24.7	26.3	17.9	29.1
							SS（mg/L）	5.6	21.4	16.5	14.9	9.7	28.5

如表1所示，本发明生化制剂对COD、NH3-N以及SS的去除率分别达到98.8%、97.3%以及95.2，大大优于对照组1-5，提示本发明生化制剂中各菌株配伍合理，协同性能好，结合改进的载体，能够有效地去除工业废水中的COD、NH3-N 以及SS等污染物。

实施例4

本发明载体的性能测试：

炉渣成分测定如下：二氧化硅47.7%，三氧化二铝26.1%，三氧化二铁5.4%，氧化钙3.7%，氧化镁1.0%，三氧化硫0.4%，烧失量3.7%，其余为其他，pH为8.9。

本发明选择粒径为1mm的炉渣，采用实施例1的载体，验证载体的性能，试验组为实施例1，对照组为未经处理的炉渣；每次试验均设置三个平行组，取平均值。具体见表2：

表2

组别	密度kg/m<sup>3</sup>	气孔率%	比表面积m<sup>2</sup>/g	总孔容cm<sup>3</sup>/g	pH	最大浸泡时间d
							对照组	829	40.1	32.8	0.030	8.9	26.8
试验组	1026	63.7	74.5	0.073	7.6	46.6

如表2所示，经过改性后，炉渣的气孔率、比表面积以及总孔容等指标均有所提高，pH也有所降低，有利于菌株附着，而且密度和水相近，可以悬浮于水中，降低了污泥的产生量，对废水中污染物的处理效果更好，使用寿命大大增加。

以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.有效治理黄原胶工业废水的生化环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备生化制剂，步骤2）废水预处理，步骤3）生化处理。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤1）制备生化制剂，包括如下步骤：

（1）将炉渣、淀粉以及磷酸溶液按照5-7:1-2:10-20的质量比添加到反应釜中，200rpm搅拌60min，然后升温至120℃，干燥30min，再置于400℃烧结10min，取出，冷却至室温，即得载体；

（2）将蜡样芽孢杆菌ATCC 11778、运动发酵单孢菌ATCC 29191、粪肠球菌ATCC 29212以及产气肠杆菌ATCC 49701按照1-3:2-5:2-5:3-7的体积比混合得到液体菌剂；将液体菌剂与载体按照1:2的质量比搅拌混合，然后进行干燥，干燥温度为20-30℃，干燥后含水量为6-8wt％，包装，即得。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤2）废水预处理，包括如下步骤：

将废水经过格栅及一次沉淀池的处理后，去除废水中的悬浮物和沉淀物；然后进入曝气调节池，调节进出口水量，并且调节pH为6.5；再进入UASB反应器，停留时间为24h，进水温度控制在36℃，出水温度控制在30-33℃。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤3）生化处理，包括如下步骤：经过预处理后的废水进入生化反应池，按照每立方米液体添加10g的量添加生化制剂，处理96h，经过出水口排出。

5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述磷酸溶液的浓度为0.05-0.1mol/L。

6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述淀粉粒径为100-200目。

7.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述蜡样芽孢杆菌和运动发酵单孢菌的浓度均为1×10⁹cuf/ml。

8.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述粪肠球菌和产气肠杆菌的浓度均为5×10⁸cuf/ml。

9.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述格栅为网孔结构的进水筛网，网孔的孔径为5mm。