CN109970286B - 一种大蒜加工废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种大蒜加工废水的处理方法。该方法主要包括去除悬浮物及颗粒、植物油萃取、泡沫分离、厌氧‑生物接触氧化法处理等步骤，一方面，可以从大蒜加工废水中分离出大蒜素、大蒜多糖和蛋白质等有效成分，充分利用资源；另一方面，除掉了废水中抑菌、发臭、富营养的物质，可顺利采用厌氧‑生物接触氧化法处理，显著降低了废水的COD、BOD₅和SS，最终排放的废水完全符合国标GB18918‑2002的污水排放一级标准。

Description

一种大蒜加工废水的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种大蒜加工废水的处理方法。

背景技术

我国是全球最大的大蒜生产国，不仅鲜蒜的生产和出口量高居世界第一，大蒜加工产业也在蓬勃发展，主要的加工产品有两大类：蒜片和蒜油。其中，我国脱水蒜片年加工量约30万吨，每生产1吨的脱水蒜片，需要消耗30-40吨水，可见，每年大蒜生产加工企业都会产生大量的废水需要排放。如将大蒜加工废水直接排放，一方面，会造成其中含有的大蒜素、大蒜多糖等有用物质的资源浪费；另一方面，大蒜加工废水为高浓度废水，化学需氧量COD非常高，还具有强烈的抑菌作用，会破坏微生物的正常代谢，引起鱼虾和水体微生物的大量死亡，造成严重的环境污染。但如不及时处理，其含有强烈的刺激性气味和辛辣味，久置会产生强烈的恶臭，对厂区及附近生活居民产生巨大的影响。

本领域技术人员一直在研究开发一种可以解决上述问题的大蒜废水处理方法，中国专利申请CN105293815A公开了一种高浓度大蒜加工污水的处理方法，该方法通过调节水质、除杂、气浮、微电解、初沉、预酸化、A²/O、二沉、V型滤池、紫外线消毒的步骤，可以有效降解大蒜加工污水中所含的大蒜素等杀菌及抑菌性物质，减少对生化细菌的杀灭作用，能快速处理COD浓度达到5000以上的大蒜加工污水，并达到排水排放要求，但是其通过微电解、A²/O等方法将污水中的大蒜素等有效成分破坏、去除，造成了资源的浪费。中国专利申请CN109607851A公开了一种大蒜废水处理工艺，该工艺将大蒜废水进行微滤、纳滤、反渗透、絮凝、压滤等处理，可以回收利用大蒜素、大蒜多糖等有效成分，具有成本低、回收率高的优点，但是在实践中发现，在微滤、反渗透等操作中滤膜孔径小，需要施加一定的压力辅助，操作复杂。

因此，亟需开发一种可以充分利用大蒜加工废水中的有效成分，同时可使大蒜加工废水达到国标污水排放标准的处理方法。

发明内容

本发明旨在提供一种可以充分利用大蒜加工废水中的有效成分，同时可使大蒜加工废水达到国标污水排放标准的处理方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大蒜加工废水的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：

S1、大蒜加工废水通过细格栅和沉砂池，除去废水中较大的悬浮物及颗粒，得废水A；

S2、向步骤S1所得废水A中加入植物油，搅拌、充分混合后，静置分层，分离得到油相X和废水B；

S3、向步骤S2所得废水B中加入表面活性剂，由底部空气压缩机的气泵通入空气形成泡沫，分离得到泡沫Y和废水C；

S4、将步骤S3所得废水C加热至60-80℃，保温30-60min，降至室温后，采用厌氧-生物接触氧化法处理，经过检测合格后进行排放。

进一步地，所述步骤S2中植物油选自大豆油、玉米油、菜籽油和花生油中的一种或多种。

更进一步地，所述步骤S2中植物油和废水A的体积比为1:(1-10)。

进一步地，所述步骤S2所得油相X可经过5-10次重复利用，经过分离纯化得到大蒜素。

更进一步地，所述步骤S3表面活性剂为氨基酸型表面活性剂，所述氨基酸型表面活性剂选自月桂酰谷氨酸钠、甘油单吡咯烷酮羧酸酯、N-月桂酰天冬氨酸、N-脂酰肌氨酸、椰油酰基谷氨酸钠和椰油酰基甲基牛磺酸钠中的一种或多种。

进一步地，所述步骤S3表面活性剂的添加量为废水B的重量百分数0.01-1％。

更进一步地，所述步骤S3空气的流速为200-500ml/min，通入空气的时间为30-90min。

进一步地，所述步骤S3所得泡沫Y可经过分离纯化得到大蒜多糖和蛋白质。

另外的，本发明还提供了一种所述处理方法在提取大蒜素中的应用。

另外的，本发明还提供了一种所述处理方法在提取大蒜多糖中的应用。

大蒜素又称大蒜油，主要包括二烯丙基一硫化物、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫化物和二烯丙基四硫化物，具有强烈的刺激性气味和特有的辛辣味，难溶于水，呈油状液体，可与乙醇、石油醚、乙醚等混合，其含有的硫醚能够透过微生物的细胞膜进入细胞质中，将含巯基的酶氧化为双硫键，从而抑制细胞分裂，破坏微生物的正常代谢。本发明先采用植物油对大蒜加工废水进行萃取，将油相重复利用5-10次，待油相中的大蒜素富集至足够多时，将其分离、纯化、浓缩即得大蒜素，同时也极大程度的减少了大蒜加工废水的刺激性气味，显著降低了抑菌性，使后续的生物氧化法可以顺利进行。本发明实验例1可以看出，本发明实施例1-3可极大程度的回收废水中的大蒜素，含量高达12％左右。

除了大蒜素，大蒜加工废水中还含有一定量的大蒜多糖和蛋白质，一方面，大蒜多糖具有抗氧化、抗病毒、调节血脂、降低血糖、增强人体免疫力等作用，保健、医用价值高；另一方面，如不处理废水中的多糖和蛋白质类物质直接排放，可能会造成水体富营养化，影响环境。而在废水处理过程中，申请人惊喜地发现，大蒜多糖和蛋白质均具有一定的起泡性，添加少量的表面活性剂，泵入空气产生气泡，多糖和蛋白质等物质可吸附和浓集在气液界面处，被泡沫带出连续相，达到分离的效果。本发明试验例1可以证明，本发明实施例1-3方法得到的泡沫分离的多糖和蛋白质含量均较高，占泡沫的50％左右。但并不是所有的表面活性剂均可达到上述效果，如对比例2(将月桂酰谷氨酸钠替换为吐温-80)，得到的泡沫分离所得多糖和蛋白质较实施例1显著降低50％左右，可能是因为吐温-80产生的泡沫较多，聚集形成大气泡，表面张力下降所吸附的物质丢失，造成分离所得多糖和蛋白质含量下降；也可能是吐温-80产生的气泡与多糖、蛋白质类物质的结合能力不够强，吸附量少造成的。

本发明具有以下优点：

(1)本发明大蒜加工废水的处理方法，采用植物油萃取和泡沫分离的方法，一方面，可以从大蒜加工废水中分离出大蒜素、大蒜多糖和蛋白质等有效成分，充分利用资源；另一方面，除掉了废水中抑菌、发臭、富营养的物质，可顺利采用厌氧-生物接触氧化法处理，显著降低了废水的COD、BOD₅和SS，最终排放的废水完全符合国标GB18918-2002的污水排放一级标准。

(2)本发明大蒜加工废水的处理方法，所添加的试剂均为易分离、可降解的成分，没有引入新的污染物，操作简单、设备仪器易得，能完全适应于工厂的大量废水排放。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。

其中，本发明所用试剂均为常用试剂，均可购于常规试剂生产销售公司。

实施例1 一种大蒜加工废水的处理方法

包括以下步骤：

S1、大蒜加工废水通过细格栅和沉砂池，除去废水中较大的悬浮物及颗粒，得废水A；

S2、向步骤S1所得废水A中加入玉米油，玉米油和废水A的体积比为1:5，搅拌、充分混合后，静置分层，分离得到油相X和废水B；

S3、向步骤S2所得废水B中加入其重量百分数0.05％的月桂酰谷氨酸钠，由底部空气压缩机的气泵通入空气形成泡沫，通入空气的流速为450ml/min，时间为45min，分离得到泡沫Y和废水C；

S4、将步骤S3所得废水C加热至75℃，保温60min，降至室温后，采用厌氧-生物接触氧化法处理，经过检测合格后进行排放；

其中，步骤S2所得油相X重复利用10次后，经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜素；步骤S3所得泡沫Y可经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜多糖和蛋白质。

实施例2 一种大蒜加工废水的处理方法

包括以下步骤：

S1、大蒜加工废水通过细格栅和沉砂池，除去废水中较大的悬浮物及颗粒，得废水A；

S2、向步骤S1所得废水A中加入大豆油，大豆油和废水A的体积比为1:3，搅拌、充分混合后，静置分层，分离得到油相X和废水B；

S3、向步骤S2所得废水B中加入其重量百分数0.1％的N-月桂酰天冬氨酸，由底部空气压缩机的气泵通入空气形成泡沫，通入空气的流速为400ml/min，时间为60min，分离得到泡沫Y和废水C；

S4、将步骤S3所得废水C加热至80℃，保温45min，降至室温后，采用厌氧-生物接触氧化法处理，经过检测合格后进行排放；

其中，步骤S2所得油相X重复利用8次，然后经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜素；步骤S3所得泡沫Y可经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜多糖和蛋白质。

实施例3 一种大蒜加工废水的处理方法

包括以下步骤：

S1、大蒜加工废水通过细格栅和沉砂池，除去废水中较大的悬浮物及颗粒，得废水A；

S2、向步骤S1所得废水A中加入菜籽油，菜籽油和废水A的体积比为1:8，搅拌、充分混合后，静置分层，分离得到油相X和废水B；

S3、向步骤S2所得废水B中加入其重量百分数1％的椰油酰基甲基牛磺酸钠，由底部空气压缩机的气泵通入空气形成泡沫，通入空气的流速为300ml/min，时间为60min，分离得到泡沫Y和废水C；

S4、将步骤S3所得废水C加热至60℃，保温60min，降至室温后，采用厌氧-生物接触氧化法处理，经过检测合格后进行排放；

其中，步骤S2所得油相X重复利用10次，然后经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜素；步骤S3所得泡沫Y可经过分离、纯化、浓缩，可以得到大蒜多糖和蛋白质。

对比例1 一种大蒜加工废水的处理方法

与实施例1不同之处在于，对比例1将玉米油替换为石油醚，其余操作及参数参考实施例1。

对比例2 一种大蒜加工废水的处理方法

与实施例1不同之处在于，对比例2将月桂酰谷氨酸钠替换为吐温-80，其余操作及参数参考实施例1。

对比例3 一种大蒜加工废水的处理方法

与实施例1不同之处在于，对比例3不添加表面活性剂，其余操作及参数参考实施例1。

实验例1大蒜素、大蒜多糖和蛋白质提取率

将实施例1-3和对比例1-3废水处理得到的油相X和泡沫Y分别经过分离、纯化、浓缩，得到大蒜素、大蒜多糖和蛋白质，计算每kg油相或泡沫中大蒜素、大蒜多糖和蛋白质的百分含量，结果如表1所示。

表1大蒜素、大蒜多糖和蛋白质提取率的百分含量

由表1可见，本发明实施例1-3的废水处理方法可极大程度的回收废水中的大蒜素、多糖和蛋白质；对比例1(将玉米油替换为石油醚)回收的大蒜素含量与本发明实施例1相比，较高但无显著性差异，而在实际应用中，石油醚沸点低、易挥发、易燃，且具有刺激性气味，不适用于废水处理中；对比例2-3(将月桂酰谷氨酸钠替换为吐温-80或去掉)回收的多糖和蛋白质含量与实施例1相比，显著降低。

实验例2废水排放标准指标检测

根据国标GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准，对本发明实施例1-3和对比例1-3废水进行检测，记录处理前和处理后的化学需氧量COD、生化需氧量BOD₅和悬浮物SS的数据，进行比较，实验数据参见表2。

表2废水排放标准指标检测

由表2可见，大蒜加工废水经过本发明实施例1-3的方法处理之后，COD、BOD₅和SS均显著降低，完全符合国标GB18918-2002的污水排放一级标准；对比例1-3方法处理的废水的COD、BOD₅和SS也显著降低，但是其COD和BOD₅排放未达到国标GB18918-2002的污水排放一级标准。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种大蒜加工废水的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：

S1、大蒜加工废水通过细格栅和沉砂池，除去废水中较大的悬浮物及颗粒，得废水A；

S2、向步骤S1所得废水A中加入玉米油，玉米油和废水A的体积比为1:5，搅拌、充分混合后，静置分层，分离得到油相X和废水B；

S3、向步骤S2所得废水B中加入其重量百分数0.05％的月桂酰谷氨酸钠，由底部空气压缩机的气泵通入空气形成泡沫，通入空气的流速为450ml/min，时间为45min，分离得到泡沫Y和废水C；

S4、将步骤S3所得废水C加热至75℃，保温60min，降至室温后，采用厌氧-生物接触氧化法处理，经过检测合格后进行排放；

其中，步骤S2所得油相X重复利用10次后，经过分离、纯化、浓缩，得到大蒜素；步骤S3所得泡沫Y经过分离、纯化、浓缩，得到大蒜多糖和蛋白质。

2.根据权利要求1所述处理方法在提取大蒜素中的应用。

3.根据权利要求1所述处理方法在提取大蒜多糖中的应用。