CN115043472B - 一种餐厨沼液深度除渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨沼液深度除渣的方法，属于环境工程技术领域。该方法同时添加氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的复合微生物，以及化学絮凝剂聚合硫酸铁和聚合硫酸铝。复合微生物菌液的生长繁殖使得餐厨沼液的pH值下降，呈现酸性环境，同时聚合硫酸铁和聚合硫酸铝能够产生毒性环境，该环境能够产生生物替代作用，使得餐厨沼液中异养微生物死亡，减少亲水性的胞外聚合物等有机物质，改善了餐厨沼液中固体颗粒的疏水性，进一步在絮凝剂的作用下絮凝沉降，从而提高了除渣效果。通过微生物和化学絮凝剂联合作用，缩短反应时间，减少化学絮凝剂的使用量，提高餐厨沼液除渣效果，实现餐厨沼液深度出渣。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种餐厨沼液深度除渣的方法。
背景技术
餐饮垃圾(restaurant food waste,RFW)是指餐饮商户(宾馆、酒楼、企事业单位食堂等)在食物加工和饮食消费后产生的食物残余，而厨余垃圾(household food waste,HFW)则主要指居民家庭生活中产生的食物残余，二者合成“餐厨垃圾”。餐厨垃圾主要包括米、面食物残余和蔬菜、动植物油、肉骨等，从化学成分来说，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。由于有机质含量高，因此极易腐烂变质、散发恶臭、传播疾病而污染环境。
目前，餐厨垃圾的处理处置方式主要包括卫生填埋、粉碎直排、焚烧处理等传统技术，以及厌氧消化提高生物质能的转化、高温好氧堆肥生产有机肥以及预处理后作为饲料等资源化处理技术，其中厌氧消化产沼气是主要处理工艺，占70％以上，它不仅实现了餐厨垃圾的“三化”处理，而且能极大化实现经济与环境效益，符合社会发展需要。
然而，餐厨垃圾厌氧发酵后产生的副产物(消化液与沼渣混合物，简称“餐厨沼液”)是一种高悬浮固体(SS)、高氨氮、高COD、高盐分的高浓度有机废水，其处理方法主要有常规物化法、常规生化法及土地利用法。目前关于餐厨沼液常规生化处理达标的实际工程报道极少，这是由于餐厨沼液具有高污染负荷(特别是SS与氨氮含量)且成分复杂等特点所致。虽然传统的无机絮凝剂和有机合成高分子絮凝剂对颗粒物具有良好的絮凝聚沉性能，但是添加量大，导致成本高。生物絮凝剂具有安全、廉价、无毒、易降解等特点，但是微生物反应周期较长。
因此，本发明采用餐厨沼液深度除渣的新方法，通过添加复合微生物菌液和化学絮凝剂来实现餐厨沼液深度除渣。
发明内容
1.要解决的问题
本发明针对现有技术中，去除餐厨沼液中悬浮固体时，使用无机絮凝剂和有机合成高分子絮凝剂导致添加量大成本高，或者使用生物絮凝剂时反应周期长的问题，本发明提供了一种餐厨沼液深度除渣的方法，该方法同时添加氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的复合微生物，以及化学絮凝剂聚合硫酸铁和聚合硫酸铝，通过微生物和化学絮凝剂联合作用，缩短反应时间，减少化学絮凝剂的使用量，提高餐厨沼液除渣效果，实现餐厨沼液深度出渣。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种餐厨沼液深度除渣的方法，该方法包括以下步骤：
S1：复合微生物菌液制备
将氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌分别接种至培养基中，扩繁培养直至菌体细胞数量达到107-108个/mL；将氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌培养液混合获得复合微生物菌液；
S2：餐厨沼液深度除渣
将S1中制备的复合微生物菌液接种至餐厨沼液中，再加入聚合硫酸铁和聚合硫酸铝，恒温搅拌处理12-24h后压滤脱水除渣。
优选地，上述S1中的氧化亚铁硫杆菌为氧化亚铁硫杆菌LX5(A.ferrooxidansLX5，保藏号为CGMCC NO.0727，保藏时间：2002年3月13日，分类命名：硫杆菌Thiobacillusferrooxidans，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所)，详见公开号为CN1375553A的中国发明专利。
优选地，上述S1中的氧化硫硫杆菌为氧化硫硫杆菌TS6(A.thiooxidans TS6，保藏号为 CGMCC NO.0759，保藏时间：2002年7月4日，分类命名：硫杆菌Thiobacillusthiooxidans，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所)，详见公开号为CN1389564A的中国发明专利。
优选地，上述S1中A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6培养液混合的体积比为(1-2):1。更进一步地，A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6培养液混合的体积比为1:1。
优选地，上述S1中微生物扩繁培养条件为25-30℃、180-200rpm。更进一步地，微生物扩繁培养条件为28℃、180rpm。
优选地，上述S1中扩繁培养的培养基的组分如下(g/L)：Fe2(SO4)2 22.1，(NH4)2SO41.75， K2PO4·3H2O 0.029，KCl 0.0595，MgSO4·7H2O 0.2915，Ca(NO3)2·4H2O 0.009，pH＝2.5。
优选地，上述S2中复合微生物菌液接种体积为餐厨沼液的10％-20％。
优选地，上述S2中聚合硫酸铁和聚合硫酸铝添加质量比例为(1-2):1。更进一步地，聚合硫酸铁和聚合硫酸铝添加质量比例为1:1。
优选地，上述S2中聚合硫酸铁的添加量为0.5-2g/L。更进一步地，聚合硫酸铁的添加量为1g/L。
优选地，上述S2中恒温搅拌处理的处理温度为25-30℃，速度为180-200r/min。
优选地，上述S2中压滤采用隔膜厢式压滤机进行压滤。
3.有益效果
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明提供的一种餐厨沼液深度除渣的方法，添加氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌作为复合微生物菌液，其中氧化亚铁硫杆菌能够氧化餐厨沼液中的亚铁离子为三价铁离子，后者具有很好的絮凝作用；氧化硫硫杆菌能够氧化餐厨沼液中还原态硫，如硫化氢等，减少餐厨沼液的异味。此外，添加氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌作为复合微生物菌液能够产生生物替代作用，即铁离子水解或者还原态硫被氧化成氧化态硫后，均使得餐厨沼液的pH值下降，呈现酸性环境，该环境使得餐厨沼液中一些异养微生物死亡，减少了胞外聚合物(EPS) 等亲水性有机物的含量，从而提高了餐厨沼液的脱水性能，进一步在絮凝剂的作用下固体悬浮物絮凝沉降，从而提高了除渣效果。
(2)本发明提供了一种餐厨沼液深度除渣的方法，添加的化学絮凝剂为聚合硫酸铁和聚合硫酸铝，一方面作为絮凝剂，可以将餐厨沼液中的固体悬浮物絮凝沉降；另一方面，由于聚合硫酸铁和聚合硫酸铝具有毒性，可以将餐厨沼液中的降解有机物的微生物杀死，促进氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌的生物替代，避免了异养微生物产生更多的亲水性有机物，改善了餐厨沼液中固体悬浮物的疏水性，进一步在絮凝剂的作用下絮凝沉降，从而提高了除渣效果。
(3)本发明提供了一种餐厨沼液深度除渣的方法，同时添加氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的复合微生物，以及化学絮凝剂聚合硫酸铁和聚合硫酸铝，聚合硫酸铁可以作为氧化亚铁硫杆菌的营养剂，促进氧化亚铁硫杆菌的生长繁殖，进一步氧化餐厨沼液中的亚铁离子为三价铁离子产生絮凝作用。通过微生物和化学絮凝剂联合作用，缩短反应时间，减少化学絮凝剂的使用量，提高餐厨沼液除渣效果，实现餐厨沼液深度出渣。
附图说明
图1是复合微生物菌液和化学絮凝剂调理餐厨沼液流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
如本文所使用，术语“......中的至少一个”旨在与“......中的一个或多个”同义。例如，“A、B 和C中的至少一个”明确包括仅A、仅B、仅C以及它们各自的组合。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
实施例1
本实施例提供本发明的一种餐厨沼液深度除渣的方法在餐厨沼液中的应用。
本实施例的餐厨沼液来自通辽市餐厨垃圾处理处置中心，经测定餐厨沼液基本性质如下：SS 25466mg/L，COD 29453mg/L，氨氮3513mg/L，盐分14110mg/L。
按照流程(见附图1)对该餐厨沼液进行处理具体包括如下步骤：
S1：复合微生物菌液制备
将氧化亚铁硫杆菌LX5(A.ferrooxidans LX5，保藏号为CGMCC NO.0727)、氧化硫硫杆菌TS6(A.thiooxidans TS6，保藏号CGMCC NO.0759)接种至培养基中，然后置于28℃、180rpm 往复式摇床中振荡扩繁培养，直至菌体细胞数量达到108个/mL；然后将A.ferrooxidans LX5 和A.thiooxidans TS6培养液按体积比1:1混合获得复合微生物菌液。培养基的组分如下(g/L)： Fe2(SO4)2 22.1，(NH4)2SO41.75，K2PO4·3H2O 0.029，KCl0.0595，MgSO4·7H2O 0.2915， Ca(NO3)2·4H2O 0.009，pH＝2.5。
(2)餐厨沼液深度除渣
取40mL复合微生物菌液接种至200mL餐厨沼液中，再加入1g/L聚合硫酸铁和1g/L聚合硫酸铝，每个处理设置3个平行，将其置于28℃、180r/min恒温震荡摇床中培养12h，然后处理后的样品用隔膜厢式压滤机进行压滤脱水除渣。
结果：压滤脱水除渣后压滤水澄清，无色，无味，压滤水中的SS<50mg/L。餐厨沼液pH 从8.0降到3.0，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到106个/mL，说明复合微生物菌液的引入，可以有效抑制异养菌生长，从而减少其分泌的EPS含量。
对比例1
本实施例提供餐厨沼液除渣的方法，处理步骤同实施例1，区别在于仅仅接种复合微生物菌液，而不添加化学絮凝剂，经复合微生物菌液调理12h后进行压滤脱水除渣，此时压滤水浑浊，有臭味，经测定压滤水中的SS>1000mg/L。餐厨沼液pH从8.0降到3.0，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到107个/mL，说明复合微生物菌液的引入可降低pH，可以有效抑制异养菌生长。但是仅仅使用复合微生物菌液处理时间较短，不能有效絮凝餐厨沼液中的颗粒。
对比例2
本实施例提供餐厨沼液除渣的方法，处理步骤同实施例1，区别在于不添加复合微生物菌液，只加入1g/L聚合硫酸铁和1g/L聚合硫酸铝，调理12h后进行压滤脱水除渣，此时压滤水浑浊，有臭味，经测定压滤水中的SS约20000mg/L。餐厨沼液pH从8.0降到5.0，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到107个/mL，说明化学试剂的引入，会对异养菌生长造成抑制作用，从而减少其分泌的EPS含量。但是只添加少了化学絮凝剂无法有效絮凝作用，导致餐厨沼液中的SS不能有效去除。
对比例3
本实施例提供餐厨沼液除渣的方法，处理步骤同实施例1，区别在于化学絮凝剂使用常用絮凝剂聚合氯化铝-聚丙烯酰胺(PAC-PAM)，调理12h后进行压滤脱水除渣，此时压滤水浑浊，有臭味，经测定压滤水中的SS约19000mg/L。说明只添加少了化学絮凝剂无法有效絮凝作用，导致餐厨沼液中的SS不能有效去除。此外，餐厨沼液pH从8.0降到4.0，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到106个/mL，同时A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidansTS6 菌密度从108个/mL减少到106个/mL，说明PAC-PAM化学絮凝剂对该复合微生物生长具有一定抑制作用，从而不利于餐厨沼液脱水。
实施例2
本实施例提供本发明的一种餐厨沼液深度除渣的方法在餐厨沼液中的应用。
本实施例的餐厨沼液来自通辽市餐厨垃圾处理处置中心，经测定餐厨沼液基本性质如下： SS 25466mg/L，COD 29453mg/L，氨氮3513mg/L，盐分14110mg/L。
按照流程(见附图1)对该餐厨沼液进行处理具体包括如下步骤：
S1：复合微生物菌液制备
将氧化亚铁硫杆菌LX5(A.ferrooxidans LX5，保藏号为CGMCC NO.0727)、氧化硫硫杆菌TS6(A.thiooxidans TS6，保藏号CGMCC NO.0759)接种至培养基中，然后置于25-30℃、180-200rpm往复式摇床中振荡扩繁培养，直至菌体细胞数量达到107-108个/mL；然后将A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6培养液按体积比1.5:1混合获得复合微生物菌液。培养基的组分如下(g/L)：Fe2(SO4)2 22.1，(NH4)2SO41.75，K2PO4·3H2O 0.029，KCl0.0595， MgSO4·7H2O 0.2915，Ca(NO3)2·4H2O 0.009，pH＝2.5。
(2)餐厨沼液深度除渣
取30mL复合微生物菌液接种至200mL餐厨沼液中，再加入0.5g/L聚合硫酸铁和0.5g/L 聚合硫酸铝，每个处理设置3个平行，将其置于28℃、180r/min恒温震荡摇床中培养12h，然后处理后的样品用隔膜厢式压滤机进行压滤脱水除渣。
结果：压滤脱水除渣后压滤水澄清，无色，无味。压滤水中的SS<50mg/L。餐厨沼液pH 从8.0降到2.7，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到106个/mL，说明A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6复合微生物菌可以有效抑制餐厨沼液中异养菌生长，从而减少其分泌的EPS含量。
实施例3
本实施例提供本发明的一种餐厨沼液深度除渣的方法在餐厨沼液中的应用。
本实施例的餐厨沼液来自通辽市餐厨垃圾处理处置中心，经测定餐厨沼液基本性质如下： SS 25466mg/L，COD 29453mg/L，氨氮3513mg/L，盐分14110mg/L。
按照流程(见附图1)对该餐厨沼液进行处理具体包括如下步骤：
S1：复合微生物菌液制备
将氧化亚铁硫杆菌LX5(A.ferrooxidans LX5，保藏号为CGMCC NO.0727)、氧化硫硫杆菌TS6(A.thiooxidans TS6，保藏号CGMCC NO.0759)接种至培养基中，然后置于28℃、180rpm 往复式摇床中振荡扩繁培养，直至菌体细胞数量达到108个/mL；然后将A.ferrooxidans LX5 和A.thiooxidans TS6培养液按体积比2:1混合获得复合微生物菌液。培养基的组分如下(g/L)： Fe2(SO4)2 22.1，(NH4)2SO41.75，K2PO4·3H2O 0.029，KCl0.0595，MgSO4·7H2O 0.2915， Ca(NO3)2·4H2O 0.009，pH＝2.5。
(2)餐厨沼液深度除渣
取20mL复合微生物菌液接种至200mL餐厨沼液中，再加入2g/L聚合硫酸铁和1g/L聚合硫酸铝，每个处理设置3个平行，将其置于25-30℃、180-200rpm恒温震荡摇床中培养24h，然后处理后的样品用隔膜厢式压滤机进行压滤脱水除渣。
结果：压滤脱水除渣后压滤水澄清，无色，无味，压滤水中的SS<50mg/L。餐厨沼液pH 从8.0降到2.8，餐厨沼液中异养微生物密度从108个/mL减少到105个/mL，说明该处理方法有效抑制异养菌生长，从而减少其分泌的EPS含量。
Claims (8)
1.一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：复合微生物菌液制备
将氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌分别接种至培养基中，扩繁培养直至菌体细胞数量达到107-108个/mL；将氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌培养液混合获得复合微生物菌液；
S2：餐厨沼液深度除渣
将S1中制备的复合微生物菌液接种至餐厨沼液中，再加入聚合硫酸铁和聚合硫酸铝，所述聚合硫酸铁和聚合硫酸铝添加质量比例为（1-2）:1，恒温搅拌处理12-24 h后压滤脱水除渣。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S1中所述的氧化亚铁硫杆菌为保藏号为CGMCC NO.0727的氧化亚铁硫杆菌LX5。
3.根据权利要求1或2所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S1中所述的氧化硫硫杆菌为保藏号为CGMCC NO.0759的氧化硫硫杆菌TS6。
4.根据权利要求3所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S1中所述的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌培养液混合的体积比为（1-2）:1。
5.根据权利要求4所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S1中微生物扩繁培养条件为25-30℃、180-200 rpm。
6.根据权利要求4-5任一所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S2中所述复合微生物菌液接种体积为餐厨沼液的10%-20%。
7.根据权利要求6所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S2中所述聚合硫酸铁的添加量为0.5-2 g/L。
8.根据权利要求7所述的一种餐厨沼液深度除渣的方法，其特征在于，S2中所述恒温搅拌处理的处理温度为25-30℃，速度为180-200 r/min。
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