CN112551830A - 一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油脂加工废弃物利用和水污染控制技术领域，公开了一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其包括微生物菌剂包括高效分泌脂肪水解酶、或能以脂肪酸或甘油酯等为底物生长和代谢的毛霉和曲霉、芽孢杆菌、假单胞杆菌等一种或几种的组合。外加电场强化微生物菌剂处理油脂加工废水，由外加电场控制系统间断式提供不同电流强度和电压方式的电场，促进微生物降解油脂和有机物等。本发明通过优化的高效降解油脂等有机物的复合微生物菌剂配方、外加电场的电流和电压强度，强化微生物降解油脂等有机物的过程，废水处理时间显著缩短，操作简单，工序少，自动化程度高，排放指标均符合有关标准。
Description
技术领域
本发明涉及油脂加工废弃物利用和水污染控制技术领域，尤其涉及一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法。
背景技术
食用植物油在生产过程中产生大量的废水。废水中含有2%-4%的油脂，同时还含有大量的脂肪酸、表面活性物质等，水质一般为pH 10-14、COD15000-20000mg/L、BOD56000-7000mg/L、植物油350-550mg/L，处理难度大。同时，含脂类有机废水中的中长链脂肪酸、油类物质包裹在填料外层阻碍氧的传质，导致好氧微生物代谢紊乱。目前，常用的植物油脂加工废水处理流程包括格栅去除悬浮物和漂浮物，经两级隔油沉淀池后，去除大部分油和悬浮物后，废水流入曝气调节池，进行曝气调节，同时向废水中加入废酸，调节pH 值至7 左右，进入气浮池去除污水中的乳化态油，后经UASB行厌氧生化处理，再进入生物接触氧化池进行好氧处理后排放。但该工艺工序长，设备和设施较多，占地面积大。因此，食用油脂工业急需投资低、处理效率高、易于管理的废水处理装备和工艺。
为解决食用油脂加工废水的快速有效地处理，本发明提出了一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法。该方法可通过调节外加电场的强度，调控微生物菌剂的生长、处理油脂废水的效率，以及加快废水中有机物絮凝，为后续好氧处理和排放奠定基础，因此，我们提出一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法来解决以上问题。
发明内容
本发明提出的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法,解决了背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，包括以下步骤：
S1、制备用于处理油脂废水的复合微生物菌剂。
所涉及的微生物具有分泌脂肪水解酶、或能以脂肪酸或甘油酯等为底物进行生长和代谢。
优选地，复合微生物菌剂组成包括毛霉（Mucor）和曲霉属（Aspergillus）等真菌、芽孢杆菌（Bacillus）、假单胞杆菌（Pseudomonas）等一种或几种的组合。
进一步优选地，用于处理油脂废水的复合微生物菌剂，主要包括产脂肪酶的总状毛霉（M. racemosus ）、高大毛霉（M. mucedo）、鲁氏毛霉（M. rouxianus）和米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)、水解油脂的黑曲霉（A. niger）和米曲霉（A. oryzae）、产脂肪酶的枯草芽孢杆菌（B. subtilis）和地衣芽孢杆菌（B. licheniformis）、利用油脂生长的铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）和荧光假单胞菌（P. fluorescens）等。
S2、接种复合微生物菌剂处理油脂加工废水。
优选地，复合微生物菌剂按照质量比例以菌液或菌粉形式接种至油脂加工废水中。
进一步优选地，接种量为1.0-1000g/m3；处理温度为25-42℃。
S3、外加电场强化复合微生物菌剂处理油脂废水。
在复合微生物菌剂处理油脂废水期间，外加直流电流电场强化。
优选地，所述的外加电场强化复合微生物菌剂处理的油脂废水的设备可以为实验室规格、中试规格和工业化规模规格。
进一步优选地，实验室规格的外加电场强化处理装备的尺寸为（5-50cm）×（1-10）cm×（1-5）m（总体积为5-2500 c m3）；废水处理反应室密闭，反应室外部为层压板、橡皮或PVC塑料等绝缘材料；反应室内两侧壁上设卡槽以固定电极，所用电极为一对石墨电极，有效面积为0.5-1.5 cm2，两电极分别与直流稳压或交流电源的正、负极连接，可根据废水处理的阶段切换电流或电压的强度。
进一步优选地，中试规格的外加电场强化处理装备的尺寸为（0.5-1.5m）×（0.1-1.0）m×（0.1-0.5）m（总体积为0.005-0.75 m3）；废水处理反应室密闭，反应室外部为层压板、橡皮或PVC塑料等绝缘材料；反应室内两侧壁上设卡槽以固定电极，所用电极为一对石墨电极，有效面积为0.05-0.75 m2，两电极分别与直流稳压或交流电源的正、负极连接，可根据废水处理的阶段切换电流或电压的强度。
进一步优选地，工业化规模的废水处理反应尺寸为（1.0-5.0m）×（1.0-2.0）m×（0.5-1.0）m（总体积为0.5-10 m3）的密闭废水处理反应室；反应室外部为层压板、橡皮或PVC塑料等绝缘材料；反应室内两侧壁上设卡槽以固定电极，所用电极为一对石墨电极，有效面积为0.5-1.5 m2，两电极分别与直流稳压电源的正、负极连，可根据废水处理的阶段切换电流或电压的强度。
进一步优选地，油脂加工废水处理量为反应室体积的40-70%（v/v）。
进一步优选地，在复合微生物菌剂处理油脂废水期间，外加直流电流5-60 mA进行电场强化，处理频率为5-30min/h。
S4、切换外加脉冲交流电杀菌或钝化菌体生长。
待电场强化复合微生物结束后，切换电场为脉冲交流电压，目的是杀菌或钝化菌体生长。
优选地，脉冲交流电压1-15kV，处理20-80s，处理温度35-60℃。
进一步优选地，采用高电压脉冲处理的杀菌或钝化菌体生长，加快废水中菌体和其他悬浮杂质的絮凝，方便后续固液分离。
S5、废水进一步曝气处理净化。
将步骤S4中外加电场强化复合微生物菌剂处理的油脂废水经沉淀池静置2-48h去除絮凝物，或者滤去絮凝物；剩余的废水泵入生物接触氧化池进行曝气好氧处理。
外加电场强化复合微生物菌剂处理的油脂废水在沉淀池静置2-48h去除絮凝物。
进一步优选地，滤去絮凝物的方式包括添加硅藻土、珍珠岩、纤维素、石棉、木屑、氧化镁、石膏、活性炭、酸性白土等，经剧烈搅拌后，板框过滤，剩余的废水泵入生物接触氧化池进行曝气好氧处理。
进一步优选地，废水中COD去除率达到95%以上，固形物去除率达到98%以上，植物油脂以及游离脂肪酸等去除率达到96%以上。
本发明的有益效果是：本发明通过优化的高效降解油脂等有机物的复合微生物菌剂配方、外加电场的电流和电压强度，强化微生物降解油脂等有机物的过程，废水处理时间显著缩短，操作简单，工序少，自动化程度高，排放指标均符合有关标准。
附图说明
图1为本发明所述的外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水装置示意图。
图中：1、外加电场强化处理反应室；2、复合微生物菌剂；3、外加电场正负电极；4、外加电场控制系统；5、内置式搅拌装置；6、泵；7、沉降槽；8、沉降的絮凝物；9、通气泵；10、曝气池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明图1为外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水装置；主要由外加电场强化处理反应室1、沉降槽7和曝气池10串联而成。其中，复合微生物菌剂结合外加式电场强化处理油脂加工废水反应在反应室1中进行。复合微生物菌剂2接种至反应室1中的废水中培养，由外加电场控制系统3间断式提供不同电流强度和电压方式的电场，处理期间，间歇式启动内置式搅拌装置5，调节废水中氧气和有机物的分布，促进微生物生长和代谢有机物；处理后期，由外加电场控制系统3切换为交流电，改为脉冲交流电压处理，杀菌或钝化菌体生长，加快废水中菌体和其他悬浮杂质的絮凝；经外加式电场强化复合微生物菌剂处理后的油脂加工废水泵6入沉降槽7，沉降的絮凝物8可由板框过滤去除，上清液泵6入曝气池，由气泵通入空气进行曝气处理。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
采用工业化生产规模的废水处理反应尺寸为5.0m×2.0m×1.0m（总体积为10 m3）的密闭废水处理反应室；反应室外部为层压板、橡皮或PVC塑料等绝缘材料；反应室内两侧壁上设卡槽以固定电极，所用电极为一对石墨电极，有效面积为1.5 m2，两电极分别与直流稳压电源的正、负极相连，控制器根据废水处理的阶段切换电流或电压的强度。按反应室总体积的70%（v/v）注入油脂加工废水，其理化性质为pH 13，COD 9523 mg/L，SS 822 mg/L，植物油脂和脂肪酸120 mg/L。
选取含有产脂肪酶的高大毛霉、鲁氏毛霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌和利用油脂生长的铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）为复合物微生物菌剂。各菌株的菌粉按质量比例2:2:2:1:1接种至油脂加工废水中，接种量为100g/m3，控制废水温度为35℃。外加直流电流20 mA进行电场强化，处理频率为5min/h；废水时间5d后，切换为脉冲交流电压，在35℃电场强度15kV处理60s；经检测，处理的废水中微生物残留率为3.2%；将其泵入沉淀池静置2h大量菌体等固形物絮凝沉淀。添加10g/m3的硅藻土作为絮凝剂，经剧烈搅拌后，板框过滤去除沉淀；剩余的废水泵入生物接触氧化池，经6h曝气好氧处理，废水中COD为476.15 mg/L，去除率达到95%以上；固形物16.44 mg/L，去除率达到98%以上；植物油脂以及游离脂肪酸等含量为4.8%，去除率达到96%以上。
实施例2
采用中试规模化的废水处理反应尺寸为1.0m×0.2m×0.1m（总体积为20 L）；废水处理反应室密闭，反应室外部为层压板、橡皮或PVC塑料等绝缘材料；反应室内两侧壁上设卡槽以固定电极，所用电极为一对石墨电极，有效面积为0.50 m2，两电极分别与直流稳压电源的正、负极相连，控制器根据废水处理的阶段切换电流或电压的强度。按反应室总体积的60%（v/v）注入油脂加工废水，其理化性质为pH 12.1，COD 6265 mg/L，SS 522 mg/L，植物油脂和脂肪酸87 mg/L。
选取含有产脂肪酶的米黑根毛霉、鲁氏毛霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌和利用油脂生长的荧光假单胞菌为复合物微生物菌剂。各菌株的菌粉按质量比例1:3:2:2:2接种至油脂加工废水中，接种量为50g/m3，控制废水温度为30℃。外加直流电流15 mA进行电场强化，处理频率为10min/h；废水时间7d后，切换为脉冲交流电压，在30℃电场强度10kV处理80s；经检测，处理的废水中微生物残留率为12.4；将其泵入沉淀池静置6h大量菌体等固形物絮凝沉淀。添加20g/m3的活性炭作为絮凝剂，经剧烈搅拌后，板框过滤去除沉淀；剩余的废水泵入生物接触氧化池，经4h曝气好氧处理，废水中COD为125.3 mg/L，去除率达到98%以上，固形物67.82 mg/L，去除率达到98.5%以上；植物油脂以及游离脂肪酸等含量为2.62 mg/L，去除率达到97%以上。
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 (9)
1.一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制用于处理高效降解油脂的复合微生物菌剂；
S2、外加电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水；
S3、废水进一步曝气处理净化。
2.权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所用的微生物均具有高效分泌脂肪水解酶、或能以脂肪酸或甘油酯等为底物生长和代谢的能力。
3.权利要求2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂组成包括但不限于毛霉、曲霉属等真菌、芽孢杆菌、假单胞杆菌中的一种或几种的组合；包括但不限于产脂肪酶的总状毛霉、高大毛霉、鲁氏毛霉和米黑根毛霉、水解油脂的黑曲霉和米曲霉、产脂肪酶的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、利用油脂生长的铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌中的一种或几种的组合。
4.权利要求1所述的外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，接种量为1.0-1000g/m3；处理温度为25-42℃。
5.根据权利要求1所述的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，采用反应室进行处理，反应室为实验室规格、中试规格和工业化规模规格。
6. 根据权利要求4所述的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，外加直流电流电场强化，电流5-60 mA，处理频率为5-30min/h。
7.根据权利要求4所述的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，电场强化复合微生物结束后，改为脉冲交流电压杀菌或钝化菌体生长，加快菌体和固形物的絮凝。
8.根据权利要求1所述的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，外加电场强化复合微生物菌剂处理的油脂废水经沉淀池静置2-48h去除絮凝物，或者板框滤去絮凝物。
9.根据权利要求1所述的一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法，其特征在于，废水泵入生物接触氧化池进行曝气好氧处理后排放。
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