CN116161799B - 一种利用光合细菌处理食品废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种利用光合细菌处理食品废水的方法，包括：对光合细菌进行扩培，所述光合细菌包括沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红荚硫菌和沙氏外硫红菌；将扩培后的光合细菌接种至食品废水中；向食品废水中添加活性炭‑胞外分泌物，所述活性炭‑胞外分泌物的添加浓度为20～25g/L；在处理食品废水的过程中进行检测，计算污染物的去除率和光合产物的产量。本发明能够解决光合细菌处理食品废水时生物量偏低的问题，并能够有效提高光合细菌对食品废水污染物的去除率，同时具有培养方法方便、设备简单、原料易得、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光合细菌培养技术领域，特别涉及一种利用光合细菌处理食品废水的方法。
背景技术
当今社会工业发展迅速，食品加工类废水会对水环境造成污染。蔗糖废水是此类废水中典型的代表，其成分主要为糖类、蛋白质、脂类等，特点是水量大且不均衡、随季节性波动较明显，有机物含量极高，营养丰富，可生化性好。该类废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物，废水若不经过处理排放到环境中，将造成水体微生物、藻类大量滋生，消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭水恶化水质，污染环境，因此必须得到妥善的处理。由于食品加工类废水所含物质无毒无害，因此相对低成本、高效的生物法在处理中得到了广泛的应用。
传统活性污泥法的处理效果较好，但是处理过程中需要不断曝气，消耗大量能源；同时处理之后剩余污泥需要进一步处理处置，额外增加成本，同时对环境造成污染。而光合细菌能以光为能源，在光照厌氧、黑暗好氧等光氧条件下利用自然界的有机物、硫化物、氨等作为电子供体，通过光合磷酸化过程获取能量，在实现自身生长的同时降解污染物，广泛用于食品领域，能有效去除食品废水中的污染物。但该技术在处理食品废水时，存在光合细菌生物量偏低、需要不断添加新鲜菌液并且对污染物去除率有限的问题，从而制约了光合细菌处理食品废水技术的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用光合细菌处理食品废水的方法，用于解决上述至少一个技术问题，其能够解决光合细菌处理食品废水时生物量偏低的问题，并能够有效提高光合细菌对食品废水污染物的去除率，同时具有培养方法方便、设备简单、原料易得、成本低廉的优点。
本发明的实施例是这样实现的：
一种利用光合细菌处理食品废水的方法，其包括：
对光合细菌进行扩培，所述光合细菌包括沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红荚硫菌和沙氏外硫红菌；
将扩培后的光合细菌接种至食品废水中；
向食品废水中添加活性炭-胞外分泌物AC-EPS，所述活性炭-胞外分泌物AC-EPS的添加浓度为20～25g/L；
在处理食品废水的过程中进行检测，计算污染物的去除率和光合产物的产量。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述对光合细菌进行扩培包括：
取沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红莢硫菌、沙氏外硫红菌进行混合得到光合细菌混合菌液；
光合细菌混合菌液在培养基内进行培养，至菌液吸光度≥1.2。
其技术效果在于：采用常见的用于废水处理的光合细菌，无毒、易培养、来源广泛。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述光合细菌混合菌液中，各种菌占比在20～30%之间。
其技术效果在于：采用这种混合菌液，比单一菌系统更稳定，处理效果更好。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述培养基中，光合细菌混合菌液的接种量在20～30%之间，培养基稀释10～15倍，培养方法为光照厌氧，在28～32℃之间培养，光照强度在1500～3000lux之间，培养时间3～5d。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述将光合细菌接种至食品废水中，包括：
调节食品废水的初始化学需氧量2000～10000mg/L，初始NH4-N浓度50～500mg/L；
将扩培后的光合细菌接种至食品废水中，控制菌液吸光度0.3～0.4，光照强度2000-2800lux，温度25～30℃。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述向食品废水中添加活性炭-胞外分泌物AC-EPS包括：
按照体积比1：1的比例取活性炭和颗粒污泥，混合并搅拌均匀，得到活性炭-胞外分泌物AC-EPS；
向食品废水中添加制得的活性炭-胞外分泌物AC-EPS，控制添加浓度为20～25g/L，pH值7.0～7.2，光照强度2000-2400lux，处理温度25～30℃，处理时间3～5 d。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，活性炭和颗粒污泥混合并搅拌均匀后，调节pH值在7.9～8.1，对混合物进行超声处理，洗涤并烘干；
所述超声处理中，控制超声波强度1.0～1.5W/ml，超声波频率20～40kHz，输出/间隙时间分别为2s/2s或者2s/4s，处理时间28～32min。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，调节pH值的物质为氢氧化钠、盐酸、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙中的一种或多种。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述计算污染物的去除率包括：
在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心；
取离心得到的上清液，测定其中初始化学需氧量和NH4-N浓度，计算污染物的去除率。
在本发明较佳的实施例中，上述利用光合细菌处理食品废水的方法中，所述计算光合产物的产量包括：
在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心，9000rpm, 15min；
取离心后的沉淀物，测定其中的生物量、蛋白质、菌绿素和类胡萝卜素，计算产量。
本发明实施例的有益效果是：
本发明以排放量大的高浓度营养型食品加工类废水作为来源，通过添加活性炭-胞外分泌物AC-EPS促进光合细菌生物量的提升，同时光合细菌与活性炭-胞外分泌物AC-EPS的结合显著提高了食品废水中的污染物去除率，并能获得良好产量的蛋白质、叶绿素、类胡萝卜素和氢气。
本发明所涉及的活性炭-胞外分泌物AC-EPS稳定且易大量获得，价格低廉，所采用的原始菌种是商用光合细菌制剂，通过经济的细菌培养基和简易的培养方法，可以方便、经济地得到可用于食品废水处理的光合细菌菌液，并能通过不断扩培进一步有效降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明利用光合细菌处理食品废水的方法获得的光合细菌生物量与普通光合细菌污水处理技术的对比示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
本发明的实施例提供一种利用光合细菌处理食品废水的方法，其包括：
对光合细菌进行扩培，所述光合细菌包括沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红荚硫菌和沙氏外硫红菌。
具体的，取沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红莢硫菌、沙氏外硫红菌进行混合，得到光合细菌混合菌液；将光合细菌在商业培养基内继续培养，至菌液吸光度≥1.2。
其中，所述光合细菌混合菌液中，各种菌占比在20～30%之间。
其中，所述培养基中，光合细菌混合菌液的接种量在20～30%之间，培养基稀释10～15倍，培养方法为光照厌氧，在28～32℃之间培养，光照强度在1500～3000lux之间，培养时间3～5d。
将扩培后的光合细菌接种至食品废水中。
具体的，调节食品废水的初始化学需氧量2000～10000mg/L，初始NH4-N浓度50～500mg/L；将扩培后的光合细菌接种至食品废水中，控制菌液吸光度0.3～0.4，光照强度2000-2800lux，温度25～30℃。
向食品废水中添加活性炭-胞外分泌物AC-EPS，所述活性炭-胞外分泌物AC-EPS的添加浓度为20～25g/L。
具体的，按照体积比1：1的比例取活性炭和颗粒污泥，混合并搅拌均匀，得到活性炭-胞外分泌物AC-EPS；向食品废水中添加制得的活性炭-胞外分泌物AC-EPS，控制添加浓度为20～25g/L，pH值7.0～7.2，光照强度2000-2400lux，处理温度25～30℃，处理时间3～5d。
具体的，活性炭和颗粒污泥混合并搅拌均匀后，调节pH值在7.9～8.1，对混合物进行超声处理，洗涤并烘干；所述超声处理中，控制超声波强度1.0～1.5W/ml，超声波频率20～40kHz，输出/间隙时间分别为2s/2s或者2s/4s，处理时间28～32min。
使用清水清洗3遍后，在60℃烘箱内进行烘干。
其中，调节pH值的物质为氢氧化钠、盐酸、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙中的一种或多种。
在处理食品废水的过程中进行检测，计算污染物的去除率和光合产物的产量。
具体的，所述计算污染物的去除率包括：在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心，9000rpm, 15min；取离心得到的上清液，测定其中初始化学需氧量和NH4-N浓度，计算污染物的去除率。所述计算光合产物的产量包括：在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心；取离心后的沉淀物，测定其中的生物量、蛋白质、菌绿素和类胡萝卜素，计算产量。
实施例1
用市购光合细菌的固体培养基加水配成液体培养基。光合细菌菌种在液体培养基内培养至光密度（optical density，以下简称“OD”）≥1.2。
（1）食品废水，调节初始COD（化学需氧量）约为7000 mg/L，NH4-N浓度约为300 mg/L。
（2）取定量光合细菌菌液接种至食品废水中（控制接种后的OD=0.3～0.4），向废水中分别添加25 g/L的AC-EPS颗粒，调整pH=7.0～7.2，设置反应条件为光照厌氧条件，光照2000 lux，反应时间为3～5 d。
本实施例制得的光合细菌生物量、污染物去除率和别的产物与普通光合细菌污水处理技术的对比如表1：
表1
本培养方法获得光合细菌生物量高，污染物去除率高，获得的高价值物质产量高。
实施例2
探究不同进水COD（化学需氧量）和氨氮对光合细菌生物量及对污染物去除性能的影响。
光合细菌菌种在培养基内培养至OD≥1.2。
（1）食品废水，调节初始COD（化学需氧量）约为9187mg/L，NH4-N浓度约为438 mg/L。
（2）取定量光合细菌菌液接种至食品废水中（控制接种后的OD=0.3～0.4，向废水中分别添加25 g/L的AC-EPS颗粒，调整pH=7.0～7.2，设置反应条件为光照厌氧条件，光照2400 lux，反应时间为4 d。
本实施例制得的光合细菌生物量、污染物去除率和别的产物与普通光合细菌污水处理技术的对比如表2：
表2
实施例3
探究光照微氧条件对光合细菌生物量及对污染物去除性能的影响。
（1）食品废水，调节初始COD（化学需氧量）约为7000 mg/L，NH4-N浓度约为300 mg/L。
（2）取定量光合细菌菌液接种至食品废水中（控制接种后的OD=0.3～0.4），向废水中分别添加25 g/L的AC-EPS颗粒，调整pH=7.0～7.2，设置反应条件为光照微氧条件，光照2500 lux，反应时间为3d。
本实施例制得的光合细菌生物量、污染物去除率如表3：
表3
结果说明光照微氧条件也是适用于本发明的光氧条件。
实施例4
本实施例的特点是：所使用的食品废水为啤酒废水。
（1）啤酒废水，调节初始COD（化学需氧量）约为3000 mg/L，NH4-N浓度约为70mg/L。
（2）取定量光合细菌菌液接种至啤酒废水中（控制接种后的OD=0.3～0.4），向废水中分别添加25 g/L的AC-EPS颗粒，调整pH=7.0～7.4，设置反应条件为光照微氧条件，光照2000 lux，反应时间为3d。
本实施例制得的光合细菌生物量、污染物去除率如表4：
表4
结果说明啤酒废水也是适用于本发明的废水。
实施例5
本实施例的特点是：所使用的食品废水为淀粉废水。
（1）淀粉废水，调节初始COD（化学需氧量）约为7000 mg/L，NH4-N浓度约为300 mg/L。
（2）取定量光合细菌菌液接种至淀粉废水中（控制接种后的OD=0.3～0.4），向废水中分别添加25 g/L的AC-EPS颗粒，调整pH=7.0～7.2，设置反应条件为光照微氧条件，光照2500 lux，反应时间为5 d。
本实施例制得的光合细菌生物量、污染物去除率如表5：
表5
结果说明淀粉废水也是适用于本发明的废水。
本发明实施例旨在保护一种利用光合细菌处理食品废水的方法，具备如下效果：
1.本发明以排放量大的高浓度营养型食品加工类废水作为来源，通过添加活性炭-胞外分泌物AC-EPS促进光合细菌生物量的提升，同时光合细菌与活性炭-胞外分泌物AC-EPS的结合显著提高了食品废水中的污染物去除率，并能获得良好产量的蛋白质、叶绿素、类胡萝卜素。
2.本发明所涉及的活性炭-胞外分泌物AC-EPS稳定且易大量获得，价格低廉，所采用的原始菌种是商用光合细菌制剂，通过经济的细菌培养基和简易的培养方法，可以方便、经济地得到可用于食品废水处理的光合细菌菌液，并能通过不断扩培进一步有效降低生产成本。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，包括：
对光合细菌进行扩培，所述光合细菌包括沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红荚硫菌和沙氏外硫红菌；
将扩培后的光合细菌接种至食品废水中，控制菌液吸光度0.3～0.4，光照强度2000-2800lux；
向食品废水中添加活性炭-胞外分泌物，包括：
按照体积比1：1的比例取活性炭和颗粒污泥，混合并搅拌均匀，得到活性炭-胞外分泌物；
向食品废水中添加制得的活性炭-胞外分泌物，pH值7.0～7.2，光照强度2000-2400lux，处理温度25～30℃，处理时间3～5d，所述活性炭-胞外分泌物的添加浓度为20～25g/L；
在处理食品废水的过程中进行检测，计算污染物的去除率和光合产物的产量。
2.根据权利要求1所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，所述光合细菌菌液包括：
取沼泽红假单胞菌、类球红菌、桃红莢硫菌、沙氏外硫红菌进行混合，得到光合细菌混合菌液；
将光合细菌混合菌液在培养基内进行培养，至菌液吸光度≥1.2。
3.根据权利要求2所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，所述光合细菌混合菌液中，各种菌占比在20～30％之间。
4.根据权利要求2所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，所述培养基中，光合细菌混合菌液的接种量在20～30％之间，培养基稀释10～15倍，培养方法为光照厌氧，在28～32℃之间培养，光照强度在1500～3000lux之间，培养时间3～5d。
5.根据权利要求1所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，所述将扩培后的光合细菌接种至食品废水中，包括：
食品废水的初始化学需氧量在2000～10000mg/L之间，初始NH4-N浓度50～500mg/L；
将扩培后的光合细菌接种至食品废水中，温度25～30℃。
6.根据权利要求5所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，活性炭和颗粒污泥混合并搅拌均匀后，调节pH值在7.9～8.1，对混合物进行超声处理，洗涤并烘干；
所述超声处理中，控制超声波强度1.0～1.5W/ml，超声波频率20～40kHz，输出/间隙时间分别为2s/2s或者2s/4s，处理时间28～32min。
7.根据权利要求6所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，
调节pH值的物质为氢氧化钠、盐酸、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，所述计算污染物的去除率包括：
在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心，9000rpm,15min；
取离心得到的上清液，测定其中初始化学需氧量和NH4-N浓度，计算污染物的去除率。
9.根据权利要求1所述的利用光合细菌处理食品废水的方法，其特征在于，计算光合产物的产量包括：
在处理食品废水的过程中，每间隔时间T取液体进行离心；
取离心后的沉淀物，测定其中的生物量、蛋白质、菌绿素和类胡萝卜素，计算产量。
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