CN110697909A - 一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法 - Google Patents

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李晓惠
刘通
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    • C02F3/342—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the enzymes used

Abstract

本发明公开了一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌机中加入水，缓慢加入柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚，然后加入聚合硅酸铝铁，再缓慢加入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为52‑55℃反应30‑40min，然后加入醋酸钠，继续反应，最后降温至室温，缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可。本发明的基于微生物的中药废水处理剂，对中药废水中的总氮、总磷、有机物以及水质中的悬浮物均有非常好的处理效果。采用聚乳酸改性玉米淀粉相比于采用玉米淀粉处理效果显著增强；采用本方法处理中药废水，速度显著加快，一般在通入空气条件下，60min即可完成处理过程。

Description

一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理剂技术领域，尤其涉及一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法。
背景技术
中药废水主要来自生产车间，在洗泡蒸煮药材、冲洗、制剂等过程中产生。中药废水包括生产过程中的原药洗涤水，原药药汁残液、过滤、蒸馏、萃取等单元操作中产生的污水、生产设备洗涤、地板冲洗用水、蒸汽冷凝水和处理离子交换树脂酸碱溶液的中和水等。
中药废水中的污染物大致可分为两类：一类是水溶性的，另一类是不溶性的。水溶性的污染物主要成分是糖类(多糖为主)、蛋白质、木质素、有机酸、树脂、粘液脂、生物碱、氨基酸、甾体、萜类、酚类、鞣质、醇类化合物等以及由制片工序引入的无毒色素；不溶性的污染物主要构成物为泥沙、植物纤维(如木质素等)、无机盐的微细颗粒及其它悬浮物等。
中药生产过程中不同药物品种和生产工艺不同，所产生的废水水质及水量有很大差别，且由于产品更换周期短，废水水质、水量经常波动，极不稳定。中药废水是一种污染物种类繁多、成份复杂的高浓度难降解有机废水，该废水虽无毒但有害，由于浓度高、有机物含量大、直接排放会对环境造成严重污染。如何有效地处理中药废水是中药行业发展必须解决的问题。在废水处理实践中，已应用到多种水处理技术，根据作用原理可分为：物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四种。其中生物化学法是最为有效地处理中药废水的方法，因为中药废水中含有大量的高分子难降解有机物，生物化学法可以有效地处理分解中药废水中的大量的高分子难降解有机物，但是在实际生产中，由于中药药材成分中通常含有各类有机酸，在生产中药的过程中药材中部分有机酸进入废水，使得中药废水为酸性，并易形成较为稳定的有机酸缓冲体系，酸性环境不适宜后期的厌氧处理和好氧处理中微生物的生长，而有机酸缓冲体系由于具有较强的稳定性，对生化系统的微生物有更强的抑制作用，所以有机酸缓冲体系对生化系统的处理效率提高有较大负面影响。
中国发明专利CN102923921A公开了一种中药废水处理工艺，该工艺对中药废水先进行预处理调节中药废水pH值在8-9后，对中药废水进行厌氧处理、回流生化处理、过滤外排处理，通过这些处理方式的组合，能够有效地处理中药废水，使得处理后的中药废水出水可达一级标准，具有良好的环境效益和经济效益。但是该处理工艺非常复杂，有必要研发一种中药废水处理剂，可以简易、快速的对中药废水进行处理。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
A、在搅拌机中加入去离子水，调节转速至300-400rpm，
B、将柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚缓慢加入搅拌机内，加入时间控制在15-20min；
C、调节转速至180-220rpm，将聚合硅酸铝铁在8-15min内缓慢加入搅拌机内，搅拌30-50min；
D、缓慢投入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为52-55℃，当反应温度上升较快时，放慢加料速度，直至加料结束，整个反应过程在30-40min内完成；
E、继续缓慢投入醋酸钠，控制最高反应温度为52-55℃，整个反应过程在15-20min内完成；
F、将温度降至常温，调节转速至650-800rpm，在5-8min内缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可得到基于微生物的中药废水处理剂。
优选的，所述的基于微生物的中药废水处理剂，由以下重量百分比的成分组成：柠檬酸10-15％、乙二醇二缩水甘油醚0.2-0.4％、聚合硅酸铝铁8-15％、改性玉米淀粉25-35％、醋酸钠5-10％、凹凸棒石20-30％、复合菌剂0.1-0.2％和壳聚糖余量。
优选的，所述的步骤B中，所述的乙二醇二缩水甘油醚的加入量为去离子水质量的0.1-0.2％。
优选的，所述的步骤D中，所述的改性玉米淀粉为聚乳酸改性玉米淀粉。
优选的，所述的步骤D中，所述的聚乳酸改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸干燥至含水量低于350ppm；加入氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉，混合均匀；加热至120-130℃，采用干磨法对原料进行反复研磨30-50min，过400目筛，取筛下物即可。
优选的，所述的聚乳酸改性玉米淀粉中，各原料的重量百分比含量如下：
聚乳酸 35-45％
氢氧化钠 0.2-0.5％
醋酸酐 1-2％
玉米淀粉 余量。
优选的，所述的步骤F中，所述的复合菌剂包括假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶以及脂肪酶。
优选的，按照上述方法制备的基于微生物的中药废水处理剂，在使用时，在废水中的使用量为0.1-0.5g/L。
本发明的有益之处在于：本发明的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌机中加入水，缓慢加入柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚，然后加入聚合硅酸铝铁，再缓慢加入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为52-55℃反应30-40min，然后加入醋酸钠，继续反应，最后降温至室温，缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可。本发明的基于微生物的中药废水处理剂，对中药废水中的总氮、总磷、有机物以及水质中的悬浮物均有非常好的处理效果。采用聚乳酸改性玉米淀粉相比于采用玉米淀粉处理效果显著增强；采用本方法处理中药废水，速度显著加快，一般在通入空气条件下，60min即可完成处理过程。
具体实施方式
实施例1
一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
A、在搅拌机中加入去离子水，调节转速至380rpm，
B、将柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚缓慢加入搅拌机内，加入时间控制在18min；
C、调节转速至200rpm，将聚合硅酸铝铁在12min内缓慢加入搅拌机内，搅拌45min；
D、缓慢投入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为53℃，当反应温度上升较快时，放慢加料速度，直至加料结束，整个反应过程在35min内完成；
E、继续缓慢投入醋酸钠，控制最高反应温度为53℃，整个反应过程在16min内完成；
F、将温度降至常温，调节转速至750rpm，在6min内缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可得到基于微生物的中药废水处理剂。
所述的基于微生物的中药废水处理剂，由以下重量百分比的成分组成：柠檬酸12％、乙二醇二缩水甘油醚0.35％、聚合硅酸铝铁10％、改性玉米淀粉32％、醋酸钠8％、凹凸棒石18％、复合菌剂0.15％和壳聚糖余量。
所述的步骤B中，所述的乙二醇二缩水甘油醚的加入量为去离子水质量的0.175％。
所述的步骤D中，所述的改性玉米淀粉为聚乳酸改性玉米淀粉。
所述的步骤D中，所述的聚乳酸改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸干燥至含水量为320ppm；加入氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉，混合均匀；加热至127℃，采用干磨法对原料进行反复研磨35min，过400目筛，取筛下物即可。筛上物与氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉的混合物再次研磨。
所述的聚乳酸改性玉米淀粉中，各原料的重量百分比含量如下：
聚乳酸 42％
氢氧化钠 0.45％
醋酸酐 1.8％
玉米淀粉 余量。
所述的步骤F中，所述的复合菌剂包括假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶以及脂肪酶。
所述的假单胞菌属微生物为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)和荧光假单胞菌(Psendomonas fluorescens)质量比为1:4的组合；所述的芽孢杆菌属微生物为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和苏云金芽孢杆菌(Bacilhs thuringiensis)质量比为1:1的组合。
所述的假单胞菌属微生物和芽孢杆菌属微生物的含量为5*106cfu/g；蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶加入总量为复合菌剂的60％(每种酶的加入量相同)。
实施例2
一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
A、在搅拌机中加入去离子水，调节转速至400rpm，
B、将柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚缓慢加入搅拌机内，加入时间控制在15min；
C、调节转速至180rpm，将聚合硅酸铝铁在15min内缓慢加入搅拌机内，搅拌30min；
D、缓慢投入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为55℃，当反应温度上升较快时，放慢加料速度，直至加料结束，整个反应过程在30min内完成；
E、继续缓慢投入醋酸钠，控制最高反应温度为55℃，整个反应过程在15min内完成；
F、将温度降至常温，调节转速至800rpm，在5min内缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可得到基于微生物的中药废水处理剂。
所述的基于微生物的中药废水处理剂，由以下重量百分比的成分组成：柠檬酸15％、乙二醇二缩水甘油醚0.2％、聚合硅酸铝铁15％、改性玉米淀粉25％、醋酸钠10％、凹凸棒石20％、复合菌剂0.2％和壳聚糖余量。
所述的步骤B中，所述的乙二醇二缩水甘油醚的加入量为去离子水质量的0.12％。
所述的步骤D中，所述的改性玉米淀粉为聚乳酸改性玉米淀粉。
所述的步骤D中，所述的聚乳酸改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸干燥至含水量为345ppm；加入氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉，混合均匀；加热至120℃，采用干磨法对原料进行反复研磨50min，过400目筛，取筛下物即可。筛上物与氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉的混合物再次研磨。
所述的聚乳酸改性玉米淀粉中，各原料的重量百分比含量如下：
聚乳酸 35％
氢氧化钠 0.5％
醋酸酐 1％
玉米淀粉 余量。
所述的步骤F中，所述的复合菌剂包括假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶以及脂肪酶。
所述的假单胞菌属微生物为恶臭假单胞菌和荧光假单胞菌质量比为1:2的组合；所述的芽孢杆菌属微生物为枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌质量比为5:2的组合。
所述的假单胞菌属微生物和芽孢杆菌属微生物的含量均为1*106cfu/g；蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶加入总量为复合菌剂的75％(每种酶的加入量相同)。
实施例3
一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
A、在搅拌机中加入去离子水，调节转速至300rpm，
B、将柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚缓慢加入搅拌机内，加入时间控制在20min；
C、调节转速至220rpm，将聚合硅酸铝铁在8min内缓慢加入搅拌机内，搅拌50min；
D、缓慢投入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为52℃，当反应温度上升较快时，放慢加料速度，直至加料结束，整个反应过程在40min内完成；
E、继续缓慢投入醋酸钠，控制最高反应温度为52℃，整个反应过程在20min内完成；
F、将温度降至常温，调节转速至650rpm，在8min内缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可得到基于微生物的中药废水处理剂。
所述的基于微生物的中药废水处理剂，由以下重量百分比的成分组成：柠檬酸10％、乙二醇二缩水甘油醚0.4％、聚合硅酸铝铁8％、改性玉米淀粉35％、醋酸钠5％、凹凸棒石30％、复合菌剂0.1％和壳聚糖余量。
所述的步骤B中，所述的乙二醇二缩水甘油醚的加入量为去离子水质量的0.2％。
所述的步骤D中，所述的改性玉米淀粉为聚乳酸改性玉米淀粉。
所述的步骤D中，所述的聚乳酸改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸干燥至含水量为305ppm；加入氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉，混合均匀；加热至130℃，采用干磨法对原料进行反复研磨30min，过400目筛，取筛下物即可。筛上物与氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉的混合物再次研磨。
所述的聚乳酸改性玉米淀粉中，各原料的重量百分比含量如下：
聚乳酸 45％
氢氧化钠 0.2％
醋酸酐 2％
玉米淀粉 余量。
所述的步骤F中，所述的复合菌剂包括假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶以及脂肪酶。
所述的假单胞菌属微生物为恶臭假单胞菌和荧光假单胞菌质量比为2:1的组合；所述的芽孢杆菌属微生物为枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌质量比为3:1的组合。
所述的假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物的含量为10*106cfu/g；蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶加入总量为复合菌剂的50％(蛋白酶的加入量为复合菌剂的20％，其余酶的加入量相同)。
对比例1
将实施例1中的聚乳酸改性玉米淀粉替换为玉米淀粉，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1制备的基于微生物的中药废水处理剂进行应用测试，具体测试结果见表1。
测试方法：采用辽宁省某中医院在中药加工中产生的废水，主要是中药代煎造成的废水进行测试。测试废水呈现黄褐色，CODCr值为8250mg/L，SS值为4160mg/L，pH平均值为4.7，将废水转移至体积为20m3的处理池(池深1m)中，加入0.2g/L的基于微生物的中药废水处理剂，期间不断搅拌中持续通入空气，空气通入流量控制为120L/h，处理时间为60min，测试处理后废水的CODCr和SS。
表1：基于微生物的中药废水处理剂的应用测试结果；
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
处理后的COD<sub>Cr</sub>，mg/L 87 92 94 152
处理后的SS，mg/L 24 28 25 79
由以上测试结果可以知道，本发明制备的基于微生物的中药废水处理剂，对中药废水有非常好的处理效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在搅拌机中加入去离子水，调节转速至300-400rpm，
B、将柠檬酸和乙二醇二缩水甘油醚缓慢加入搅拌机内，加入时间控制在15-20min；
C、调节转速至180-220rpm，将聚合硅酸铝铁在8-15min内缓慢加入搅拌机内，搅拌30-50min；
D、缓慢投入改性玉米淀粉，控制最高反应温度为52-55℃，当反应温度上升较快时，放慢加料速度，直至加料结束，整个反应过程在30-40min内完成；
E、继续缓慢投入醋酸钠，控制最高反应温度为52-55℃，整个反应过程在15-20min内完成；
F、将温度降至常温，调节转速至650-800rpm，在5-8min内缓慢加入凹凸棒石、复合菌剂和壳聚糖，搅拌均匀后浓缩并喷雾干燥，即可得到基于微生物的中药废水处理剂。
2.如权利要求1所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的基于微生物的中药废水处理剂，由以下重量百分比的成分组成：柠檬酸10-15％、乙二醇二缩水甘油醚0.2-0.4％、聚合硅酸铝铁8-15％、改性玉米淀粉25-35％、醋酸钠5-10％、凹凸棒石20-30％、复合菌剂0.1-0.2％和壳聚糖余量。
3.如权利要求1所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中，所述的乙二醇二缩水甘油醚的加入量为去离子水质量的0.1-0.2％。
4.如权利要求1所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤D中，所述的改性玉米淀粉为聚乳酸改性玉米淀粉。
5.如权利要求4所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤D中，所述的聚乳酸改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸干燥至含水量低于350ppm；加入氢氧化钠、醋酸酐和玉米淀粉，混合均匀；加热至120-130℃，采用干磨法对原料进行反复研磨30-50min，过400目筛，取筛下物即可。
6.如权利要求4所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的聚乳酸改性玉米淀粉中，各原料的重量百分比含量如下：
聚乳酸 35-45％
氢氧化钠 0.2-0.5％
醋酸酐 1-2％
玉米淀粉 余量。
7.如权利要求1所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤F中，所述的复合菌剂包括假单胞菌属微生物、芽孢杆菌属微生物和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶以及脂肪酶。
8.如权利要求1-7任一所述的基于微生物的中药废水处理剂的制备方法，其特征在于，制备的基于微生物的中药废水处理剂，在使用时，在废水中的使用量为0.1-0.5g/L。
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