CN115259367A - 一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，涉及厌氧颗粒污泥技术领域。本发明在食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌时，先向食品废水中加入营养液后进行厌氧处理得到厌氧处理液，将生物组织粉磨后进行酶解得到生物肽，将石墨烯经过酸处理后，依次和氯化亚砜、生物肽反应制得改性石墨烯，向厌氧处理液中加入改性石墨烯得到活性颗粒污泥，用液体培养基对活性颗粒污泥进行培养，制得食品废水用厌氧颗粒污泥。本发明制备的食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法具有优异的除污性能。
Description
技术领域
本发明涉及厌氧颗粒污泥技术领域，具体为一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法。
背景技术
食品工业的内容极其复杂，包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程，所排出的废水都含有机物，具有强的耗氧性，且有大量悬浮物随废水排出。动物性食品加工排出的废水中还含有动物排泄物、血液、皮毛、油脂等，并可能含有病菌，因此耗氧量很高，比植物性食品加工排放的废水的污染性高得多。
食品工业废水处理除按水质特点进行适当处理外，一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高，可采用两级曝气池或两级生物滤池，或多级生物转盘，或联合使用两种生物处理装置，也可采用厌氧一需氧串联生物处理系统。厌氧消化工艺是近年来成功应用于生活、工业、农业等领域废水处理的一种具有潜在可行性的废水处理工艺。上流式厌氧污泥床(UASB)是目前废水处理技术中最具竞争力的厌氧消化技术之一，在处理各种性质不同的废水方面显示出巨大的潜力，世界近乎80%的厌氧污水处理系统以UASB技术为基础。UASB具有产甲烷能力强、剩余污泥产量低等优点；UASB的另一个显著优势是污染物去除效率高，化学需氧量(COD)的去除率大多超过90%。UASB是厌氧反应器中最高效、应用最广泛的反应器之一，沉降性好、生物活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，以解决现有技术中存在的问题。
一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，主要包括以下制备步骤：厌氧处理、改性石墨烯的制备、颗粒化、增殖培养。
作为优化，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.1~0.2倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在30~40℃，静置30~36h，得到厌氧处理液；
（2）改性石墨烯的制备：将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：4：4~1：6：6混合均匀，在40~50℃，400~500r/min搅拌反应2~3h，升温至60~70℃继续搅拌反应2~3h后过滤，在10~30℃，1~2kPa静置4~6h，再与生物肽、三乙胺、二氯甲烷按质量比3：2：0.5：20~3：3：1：25混合均匀，在0~5℃，300~500r/min搅拌50~60min，在室温下静置20~24h，过滤并用无水乙醇洗涤3~5次，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.03~0.05倍的改性石墨烯，在30~40℃，300~500r/min搅拌40~50min，过滤，在10~20℃，1~10Pa干燥6~8h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量20~30倍的液体培养基，在无氧环境中30~40℃，静置30~36h，过滤，在10~20℃，1~10Pa干燥6~8h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥。
作为优化，步骤（1）所述所述营养液的溶剂为水，组成包括20~30g/L葡萄糖、7~9g/L硫酸镁、6~8g/L氯化钙、1~2g/L氯化钴、1~2g/L氯化铁、0.03~0.05g/L氯化锌、0.08~0.1g/氯化钠、0.03~0.05g/L氯化镍、0.2~0.3mL/L氯化氢。
作为优化，步骤（2）所述酸处理的方法为：将石墨烯和质量分数40~50%的硝酸按质量比1：8~1：10混合均匀，在80~90℃，800~1000r/min搅拌反应20~30min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤3~5次，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h。
作为优化，步骤（2）所述生物肽的制备方法为：将生物组织在-10~-5℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10~-5℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，再用丙酮进行离心洗涤，在-10~-5℃温度，5~10Pa压力下干燥4~6h，制得生物粉体；将生物粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，再加入生物粉体质量0.03~0.05倍的乙酸和生物粉体质量0.01~0.02倍的胃蛋白酶，在10~20℃下以800~1000r/min的转速搅拌30~36h，再在10~20℃下以12000~15000r/min的转速离心20~30min，取上清液，用质量分数0.1%的氢氧化钠溶液将上清液pH调节至中性后，置于80~100KDa的透析袋中，浸入5~10℃中的纯水中透析42~48h，每6h换一次纯水，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得生物肽。
作为优化，所述生物组织为鸡胸软骨、猪皮、鱼皮中的一种或多种混合。
作为优化，步骤（4）所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
作为优化，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法制得的食品废水用厌氧颗粒污泥应用于食品废水的污染处理。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌时，依次进行厌氧处理、改性石墨烯的制备、颗粒化、增殖培养。
首先，厌氧处理使剩余食品废水中的厌氧微生物进行繁殖，应对食品废水的处理进行针对性的微生物培养，使微生物对食品废水有良好的针对性除污。
其次，将生物组织粉磨后进行酶解得到生物肽，将石墨烯经过酸处理后，依次和氯化亚砜、生物肽反应制得改性石墨烯，生物肽上的氨基通过生成酰胺基接枝在改性石墨烯上，使改性石墨烯具有良好的生物亲和性，增加对微生物的附着的效果，从而使食品废水用厌氧颗粒污泥有良好的除污效果；增殖培养，液体培养基含量大量的营养，促进微生物的增殖，提高使用效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制备的食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法的各指标测试方法如下：
除污性能：将各实施例所得的食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法与对比例产品取相同质量，置于相同吸光率的同种食品废水中，相同时间后再次测量吸光率，计算习惯吸光下降率。
实施例1
一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.1倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在30℃，静置36h，得到厌氧处理液；所述营养液的溶剂为水，组成包括20g/L葡萄糖、7g/L硫酸镁、6g/L氯化钙、1g/L氯化钴、1g/L氯化铁、0.03g/L氯化锌、0.08g/氯化钠、0.03g/L氯化镍、0.2mL/L氯化氢；
（2）改性石墨烯的制备：将生物组织在-10℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，再用丙酮进行离心洗涤，在-10℃温度，5Pa压力下干燥4h，制得生物粉体；将生物粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，再加入生物粉体质量0.03倍的乙酸和生物粉体质量0.01倍的胃蛋白酶，在10℃下以800r/min的转速搅拌36h，再在10℃下以12000r/min的转速离心30min，取上清液，用质量分数0.1%的氢氧化钠溶液将上清液pH调节至中性后，置于80KDa的透析袋中，浸入5℃中的纯水中透析48h，每6h换一次纯水，在-10℃，1Pa干燥8h，制得生物肽；将石墨烯和质量分数40%的硝酸按质量比1：8混合均匀，在80℃，800r/min搅拌反应30min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤3次，在-10℃，1Pa干燥8h，得到酸处理后的石墨烯；将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：4：4混合均匀，在40℃，400r/min搅拌反应3h，升温至60℃继续搅拌反应3h后过滤，在10℃，1kPa静置6h，再与生物肽、三乙胺、二氯甲烷按质量比3：2：0.5：20混合均匀，在0℃，300r/min搅拌60min，在室温下静置20h，过滤并用无水乙醇洗涤3次，在-10℃，1Pa干燥8h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.03倍的改性石墨烯，在30℃，300r/min搅拌50min，过滤，在10℃，1Pa干燥8h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量20倍的液体培养基，在无氧环境中30℃，静置36h，过滤，在10℃，1Pa干燥8h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥；所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
实施例2
一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.15倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在35℃，静置33h，得到厌氧处理液；所述营养液的溶剂为水，组成包括25g/L葡萄糖、8g/L硫酸镁、7g/L氯化钙、1.5g/L氯化钴、1.5g/L氯化铁、0.04g/L氯化锌、0.09g/氯化钠、0.04g/L氯化镍、0.25mL/L氯化氢；
（2）改性石墨烯的制备：将生物组织在-8℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，再用丙酮进行离心洗涤，在-8℃温度，8Pa压力下干燥5h，制得生物粉体；将生物粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，再加入生物粉体质量0.04倍的乙酸和生物粉体质量0.015倍的胃蛋白酶，在15℃下以900r/min的转速搅拌33h，再在15℃下以13000r/min的转速离心25min，取上清液，用质量分数0.1%的氢氧化钠溶液将上清液pH调节至中性后，置于90KDa的透析袋中，浸入8℃中的纯水中透析45h，每6h换一次纯水，在-5℃，5Pa干燥7h，制得生物肽；将石墨烯和质量分数45%的硝酸按质量比1：9混合均匀，在85℃，900r/min搅拌反应25min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤4次，在-5℃，5Pa干燥7h，得到酸处理后的石墨烯；将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：5：5混合均匀，在45℃，450r/min搅拌反应2.5h，升温至65℃继续搅拌反应2.5h后过滤，在20℃，1.5kPa静置5h，再与生物肽、三乙胺、二氯甲烷按质量比3：2：0.5：23混合均匀，在3℃，400r/min搅拌55min，在室温下静置22h，过滤并用无水乙醇洗涤4次，在-5℃，5Pa干燥7h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.04倍的改性石墨烯，在35℃，400r/min搅拌45min，过滤，在15℃，5Pa干燥7h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量25倍的液体培养基，在无氧环境中35℃，静置33h，过滤，在15℃，5Pa干燥7h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥；所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
实施例3
一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.2倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在40℃，静置30h，得到厌氧处理液；所述营养液的溶剂为水，组成包括30g/L葡萄糖、9g/L硫酸镁、8g/L氯化钙、2g/L氯化钴、2g/L氯化铁、0.05g/L氯化锌、0.1g/氯化钠、0.05g/L氯化镍、0.3mL/L氯化氢；
（2）改性石墨烯的制备：将生物组织在-10℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，再用丙酮进行离心洗涤，在-5℃温度，10Pa压力下干燥4h，制得生物粉体；将生物粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，再加入生物粉体质量0.05倍的乙酸和生物粉体质量0.02倍的胃蛋白酶，在20℃下以1000r/min的转速搅拌30h，再在20℃下以15000r/min的转速离心20min，取上清液，用质量分数0.1%的氢氧化钠溶液将上清液pH调节至中性后，置于100KDa的透析袋中，浸入10℃中的纯水中透析42h，每6h换一次纯水，在-1℃，10Pa干燥6h，制得生物肽；将石墨烯和质量分数50%的硝酸按质量比1：10混合均匀，在90℃，1000r/min搅拌反应20min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤5次，在-1℃，10Pa干燥6h，得到酸处理后的石墨烯；将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：6：6混合均匀，在50℃，500r/min搅拌反应2h，升温至70℃继续搅拌反应2h后过滤，在30℃，2kPa静置4h，再与生物肽、三乙胺、二氯甲烷按质量比3：3：1：25混合均匀，在5℃，500r/min搅拌50min，在室温下静置20h，过滤并用无水乙醇洗涤5次，在-1℃，10Pa干燥6h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.05倍的改性石墨烯，在40℃，500r/min搅拌40min，过滤，在20℃，10Pa干燥6h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量30倍的液体培养基，在无氧环境中40℃，静置30h，过滤，在20℃，10Pa干燥6h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥；所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
对比例1
一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.15倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在35℃，静置33h，得到厌氧处理液；所述营养液的溶剂为水，组成包括25g/L葡萄糖、8g/L硫酸镁、7g/L氯化钙、1.5g/L氯化钴、1.5g/L氯化铁、0.04g/L氯化锌、0.09g/氯化钠、0.04g/L氯化镍、0.25mL/L氯化氢；
（2）改性石墨烯的制备：将石墨烯和质量分数45%的硝酸按质量比1：9混合均匀，在85℃，900r/min搅拌反应25min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤4次，在-5℃，5Pa干燥7h，得到酸处理后的石墨烯；将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：5：5混合均匀，在45℃，450r/min搅拌反应2.5h，升温至65℃继续搅拌反应2.5h后过滤，在20℃，1.5kPa静置5h，在-5℃，5Pa干燥7h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.04倍的改性石墨烯，在35℃，400r/min搅拌45min，过滤，在15℃，5Pa干燥7h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量25倍的液体培养基，在无氧环境中35℃，静置33h，过滤，在15℃，5Pa干燥7h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥；所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
效果例
下表2给出了采用本发明实施例1~3与对比例1的食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法制得的食品废水用厌氧颗粒污泥的除污性能的性能分析结果：
| 吸光下降率 | 吸光下降率 | ||
| 实施例1 | 23.6% | 实施例3 | 23.7% |
| 实施例2 | 23.5% | 对比例1 | 11.3% |
表1
从表1中实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例1的吸光下降率高，说明了在改性石墨烯制备过程中，加入生物肽进行反应，生物肽上的氨基通过生成酰胺基接枝在改性石墨烯上，使改性石墨烯具有良好的生物亲和性，增加对微生物的附着的效果，从而使食品废水用厌氧颗粒污泥有良好的除污效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，主要包括以下制备步骤：厌氧处理、改性石墨烯的制备、颗粒化、增殖培养；
主要包括以下制备步骤：
（1）厌氧处理：向食品废水中加入食品废水质量0.1~0.2倍的营养液，用聚乙烯薄膜进行密封处理，在30~40℃，静置30~36h，得到厌氧处理液；
（2）改性石墨烯的制备：将酸处理后的石墨烯、氯化亚砜、四氢呋喃按质量比1：4：4~1：6：6混合均匀，在40~50℃，400~500r/min搅拌反应2~3h，升温至60~70℃继续搅拌反应2~3h后过滤，在10~30℃，1~2kPa静置4~6h，再与生物肽、三乙胺、二氯甲烷按质量比3：2：0.5：20~3：3：1：25混合均匀，在0~5℃，300~500r/min搅拌50~60min，在室温下静置20~24h，过滤并用无水乙醇洗涤3~5次，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得改性石墨烯；
（3）颗粒化：向厌氧处理液中加入厌氧处理液质量0.03~0.05倍的改性石墨烯，在30~40℃，300~500r/min搅拌40~50min，过滤，在10~20℃，1~10Pa干燥6~8h，制得活性颗粒污泥；
（4）增殖培养：将活性颗粒污泥置于活性颗粒污泥质量20~30倍的液体培养基，在无氧环境中30~40℃，静置30~36h，过滤，在10~20℃，1~10Pa干燥6~8h，制得食品废水用厌氧颗粒污泥。
2.根据权利要求1所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，其特征在于，步骤（1）所述所述营养液的溶剂为水，组成包括20~30g/L葡萄糖、7~9g/L硫酸镁、6~8g/L氯化钙、1~2g/L氯化钴、1~2g/L氯化铁、0.03~0.05g/L氯化锌、0.08~0.1g/氯化钠、0.03~0.05g/L氯化镍、0.2~0.3mL/L氯化氢。
3.根据权利要求2所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，其特征在于，步骤（2）所述酸处理的方法为：将石墨烯和质量分数40~50%的硝酸按质量比1：8~1：10混合均匀，在80~90℃，800~1000r/min搅拌反应20~30min，冷却至室温后过滤，用纯水洗涤3~5次，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h。
4.根据权利要求3所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，其特征在于，步骤（2）所述生物肽的制备方法为：将生物组织在-10~-5℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10~-5℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，再用丙酮进行离心洗涤，在-10~-5℃温度，5~10Pa压力下干燥4~6h，制得生物粉体；将生物粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，再加入生物粉体质量0.03~0.05倍的乙酸和生物粉体质量0.01~0.02倍的胃蛋白酶，在10~20℃下以800~1000r/min的转速搅拌30~36h，再在10~20℃下以12000~15000r/min的转速离心20~30min，取上清液，用质量分数0.1%的氢氧化钠溶液将上清液pH调节至中性后，置于80~100KDa的透析袋中，浸入5~10℃中的纯水中透析42~48h，每6h换一次纯水，在-10~-1℃，1~10Pa干燥6~8h，制得生物肽。
5.根据权利要求4所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，特征在于，所述生物组织为鸡胸软骨、猪皮、鱼皮中的一种或多种混合。
6.根据权利要求5所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，其特征在于，步骤（4）所述液体培养基溶剂为水，组成包括20%多价蛋白胨、1%胰蛋白胨、0.5%酵母浸出汁、0.5%氯化钠、5%牛肉膏、0.04%半胱胺酸、0.5%氯化血红素。
7.根据权利要求6所述的一种食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法，其特征在于，所述食品废水用厌氧颗粒污泥的增殖培菌的方法制得的食品废水用厌氧颗粒污泥应用于食品废水的污染处理。
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