專利名稱：利用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)資源化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)資源化的方法。
背景技術(shù)：
食品加工廢水是目前排放量較大的一類廢水。食品加工廢水無(wú)毒無(wú)害，其成分主要為淀粉、蛋白質(zhì)、膠體以及纖維素等大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一類富含碳、氮元素的廢水。已知的食品加工廢水處理方法主要以生物法為主，包括活性污泥法，生物轉(zhuǎn)盤(pán)法及UASB等。但是這些傳統(tǒng)的方法工藝流程復(fù)雜，且會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。剩余污泥的處理處置費(fèi)用較高，資源化程度較低；而且剩余污泥的堆放產(chǎn)生的臭氣，以及污泥中重金屬積累會(huì)引起環(huán)境的二次污染等問(wèn)題。光合細(xì)菌(Photosynthetic bacteria)是一大類具有兩套能量代謝體系的原核微生物，其能夠在光照厭氧和黑暗好氧條件下分別進(jìn)行光合磷酸化和氧化磷酸化反應(yīng)的同時(shí)迅速利用低分子有機(jī)物，具有處理污水的潛力。利用光合細(xì)菌(Photosynthetic bacteria)處理食品加工廢水，不僅可以高效去除污染物，而且回收的菌體中富含蛋白質(zhì)和維生素，可被綜合利用，不造成二次污染。同時(shí)，該工藝還具有設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。光合細(xì)菌對(duì)大分子有機(jī)物的降解能力很弱，因此通常會(huì)在光合細(xì)菌處理段之前增加預(yù)處理工藝，將大分子物質(zhì)降解為可被光合細(xì)菌利用的小分子物質(zhì)。但是預(yù)處理段會(huì)消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、產(chǎn)生感染光合細(xì)菌的致病菌及產(chǎn)生大量的剩余污泥，會(huì)削弱光合細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)菌群地位，降低后續(xù)光合細(xì)菌處理污水的效率，降低污水資源化程度，而且不能避免傳統(tǒng)的活性污泥法帶來(lái)的高額處理處置費(fèi)用以及二次污染等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為省略傳統(tǒng)光合細(xì) 菌污水處理工藝流程中的預(yù)處理步驟，提高光合細(xì)菌降解大分子物質(zhì)的能力，解決食品加工廢水中二次污染嚴(yán)重、資源化程度低等問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能夠有效地處理食品加工廢水，并實(shí)現(xiàn)食品加工廢水資源化的方法。一種利用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)資源化的方法，包括如下步驟首先向食品加工廢水中投加小分子碳源物質(zhì)到終濃度為16(T2000 mg/L以及小分子氮源物質(zhì)到終濃度為55 1000 mg/L ；再調(diào)節(jié)廢水的pH值為7. (T9. 0 ；然后向廢水中投加處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的沼澤紅假單胞菌到終濃度為24(T2000 mg/L ；處理?xiàng)l件如下處理溫度為25 30°C，處理時(shí)間為96 120小時(shí)；采用白熾燈作為外加光源，控制外加光照強(qiáng)度為50(T1500 lux，通過(guò)曝氣泵向污水中曝氣，控制溶解氧濃度為0. 5 1. 0 mg/Lo其中，
所述的小分子碳源物質(zhì)為蘋(píng)果酸、琥珀酸、琥珀酸鈉、酒石酸鉀鈉、葡萄糖和果糖中的一種或多種；所述的小分子氮源物質(zhì)為硫酸銨、氯化銨、谷氨酸、蛋白胨和尿素中的一種或多種；所述的食品加工廢水包括糖蜜廢水、酒糟廢水、果膠廢水以及牛奶制品廢水；這些廢水以大分子多糖、蛋白質(zhì)、淀粉、果膠以及纖維素等成分為主，富含碳源與氮源物質(zhì)，無(wú)毒無(wú)害，是可以用于資源化基質(zhì)的廢水，這些廢水的COD值為800(T30000 mg/L ；本發(fā)明使用的沼澤紅假單胞菌屬于Rhodopseudomonas Palustris屬，購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心(地址北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院中科院微生物研究所)，保藏編號(hào)為CGMCC No.1. 2180。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的一種利 用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)污水資源化的方法，省略了傳統(tǒng)的光合細(xì)菌污水處理工藝中的預(yù)處理段，簡(jiǎn)化了光合細(xì)菌污水處理工藝流程。該方法不僅操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)，而且小分子碳源與氮源物質(zhì)作為光合細(xì)菌生長(zhǎng)的必需基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被添加到污水中，促進(jìn)了大分子污染物的降解與菌體的生長(zhǎng)，能夠極大地提高污水處理效率與污水資源化的程度，進(jìn)而能夠解決剩余污泥所產(chǎn)生的高額處理處置費(fèi)用及剩余污泥所引起的二次污染等問(wèn)題，使用該方法可以使廢水中的COD去除率可達(dá)90%以上，菌體轉(zhuǎn)化率可達(dá)500 900%。另外，本發(fā)明還為光合細(xì)菌提供了一個(gè)具有光照以及微氧的環(huán)境，有利于光合細(xì)菌同時(shí)開(kāi)啟兩套能量代謝途徑，更高效地利用污水中的物質(zhì)以及提高自身的代謝循環(huán)，更有利于光合細(xì)菌降解污染物，實(shí)現(xiàn)自身增殖，在凈化廢水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源化。


圖1是實(shí)施例1、對(duì)比例I和對(duì)比例2中的COD降解率以及菌體產(chǎn)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖；其中，圖1 a為COD降解率變化趨勢(shì)橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位是小時(shí)，縱坐標(biāo)為去除率，單位是百分比；圖1 b為菌體產(chǎn)量變化趨勢(shì)橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位是小時(shí)，縱坐標(biāo)為菌體產(chǎn)量，單位是mg/L。圖2是實(shí)施例2、對(duì)比例3和對(duì)比例4中COD降解率及菌體產(chǎn)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖；其中，圖2 a為COD降解率變化趨勢(shì)橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位是小時(shí)，縱坐標(biāo)為去除率，單位是百分比；圖2 b為菌體產(chǎn)量變化趨勢(shì)橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位是小時(shí)，縱坐標(biāo)為菌體產(chǎn)量，單位是mg/L。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明實(shí)施例1 :本實(shí)施例以果膠加工廢水作為食品加工廢水中碳源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水，進(jìn)行了發(fā)明效果的檢驗(yàn)。果膠加工廢水初始COD濃度為8319 mg/L。
首先向果膠加工廢水中投加小分子碳源物質(zhì)酒石酸鉀鈉到終濃度為600 mg/L以及小分子氮源物質(zhì)氯化銨到終濃度為200 mg/L ；再調(diào)節(jié)果膠加工廢水的pH值到7. (T9. 0 ；然后向果膠加工廢水中投加沼澤紅假單胞菌到終濃度為360 mg/L ；處理?xiàng)l件如下處理溫度為25 30°C，處理時(shí)間為120小時(shí)；采用白熾燈作為外加光源，控制外加光照強(qiáng)度為50(T1500 lux，通過(guò)曝氣泵向污水中曝氣，控制溶解氧濃度為
0.5 1.0 mg/L。每隔24小時(shí)測(cè)定一次污水中COD濃度以及菌體產(chǎn)量。實(shí)施例2 本實(shí)施例以牛奶加工廢水作為食品加工廢水中氮源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水，進(jìn)行了發(fā)明效果的檢驗(yàn)。牛奶加工廢水初始COD濃度為8032 mg/L。 試驗(yàn)的操作方法和操作條件和實(shí)施例1相同。對(duì)比例1:本對(duì)比例以果膠加工廢水作為食品加工廢水中碳源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水。果膠廢水初始COD濃度為8319 mg/L。除了不向果膠加工廢水中投加任何小分子碳源物質(zhì)以及小分子氮源物質(zhì)外，本對(duì)比例和實(shí)施例1的操作方法和操作條件完全相同。對(duì)比例2

本對(duì)比例以果膠加工廢水作為食品加工廢水中碳源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水。果膠廢水初始COD濃度為8319 mg/L。除了不提供外加光源，光照條件僅為自然光外，本對(duì)比例和實(shí)施例1的操作方法和操作條件完全相同。對(duì)比例3本對(duì)比例以牛奶加工廢水作為食品加工廢水中氮源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水。牛奶加工廢水初始COD濃度為8032 mg/L。除了上述的初始選擇的廢水基質(zhì)與對(duì)比例I不同外，本對(duì)比例和對(duì)比例I的操作方法和操作條件完全相同。對(duì)比例4本對(duì)比例以牛奶加工廢水作為食品加工廢水中氮源物質(zhì)含量豐富的代表性廢水。牛奶加工廢水初始COD濃度為8032 mg/L。除了上述的初始選擇的廢水基質(zhì)與對(duì)比例2不同外，本對(duì)比例和對(duì)比例2的操作方法和操作條件完全相同。圖1顯示，經(jīng)過(guò)120小時(shí)的處理后，實(shí)施例1、對(duì)比例I和對(duì)比例2的COD去除率分別可達(dá)92. 3%、61. 0%以及65. 7%，各組菌體產(chǎn)量分別為2280. 3,956. 2及1004. 6mg/L,菌體增量分別為533. 4%、165. 6%及179. 1%。實(shí)施例1中光合細(xì)菌對(duì)果膠廢水的COD降解率比對(duì)比例I與對(duì)比例2分別提高了 31. 3%與26. 6%，菌體產(chǎn)量分別提高了 367. 8%與354. 3%。圖2顯示，經(jīng)過(guò)120小時(shí)的處理后，實(shí)施例2、對(duì)比例3及對(duì)比例4的COD去除率分別可達(dá)91. 3%,52. 0%及62. 1%，菌體產(chǎn)量分別達(dá)到2504. 6,823.1以及1155. 9mg/L,菌體增量分別為595. 7%、128. 6%及221. 1%。實(shí)施例2中光合細(xì)菌對(duì)牛奶加工廢水的COD降解率比對(duì)比例3與對(duì)比例4分別提高了 39. 3%與29. 2%，菌體產(chǎn)量分別提高了 467. 1%與374. 6%。
說(shuō)明向廢水中加入小分子碳源與氮源物質(zhì)增強(qiáng)了光合細(xì)菌的活性，提高了污水處理效率，擴(kuò)大了光合細(xì)菌對(duì)污染物的利用范圍，同時(shí)光照與微量的溶解氧條件也提高了細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用效率， 有利于實(shí)現(xiàn)資源化。
權(quán)利要求
1.一種利用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)資源化的方法，其特征在于，包括如下步驟 首先向食品加工廢水中投加小分子碳源物質(zhì)到終濃度為16(T2000 mg/L以及小分子氮源物質(zhì)到終濃度為55 1000 mg/L ； 再調(diào)節(jié)廢水的PH值為7. (T9. O ； 然后向廢水中投加沼澤紅假單胞菌到終濃度為24(T2000 mg/L ； 處理?xiàng)l件如下處理溫度為25 30°C，處理時(shí)間為96 120小時(shí)；采用白熾燈作為外加光源，控制外加光照強(qiáng)度為50(T1500 lux，通過(guò)曝氣泵向污水中曝氣，控制溶解氧濃度為0.5 1. 0 mg/Lo
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的食品加工廢水包括糖蜜廢水、酒糟廢水、果膠廢水以及牛奶制品廢水，COD值為800(T30000 mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的小分子碳源物質(zhì)是蘋(píng)果酸、琥珀酸、琥珀酸鈉、酒石酸鉀鈉、葡萄糖和果糖中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的小分子氮源物質(zhì)是硫酸銨、氯化銨、谷氨酸、蛋白胨和尿素中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沼澤紅假單胞菌處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沼澤紅假單胞菌屬于Rhodopseudomonas Palustris屬，購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號(hào)為CGMCC No.1. 2180。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用光合細(xì)菌處理食品加工廢水并實(shí)現(xiàn)資源化的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先向食品加工廢水中投加小分子碳源物質(zhì)到終濃度為160~2000mg/L以及小分子氮源物質(zhì)到終濃度為55~1000mg/L；再調(diào)節(jié)廢水的pH值為7.0~9.0；然后向廢水中投加處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的沼澤紅假單胞菌到終濃度為240~2000mg/L；在25~30℃下處理96~120小時(shí)；同時(shí)采用白熾燈控制外加光照強(qiáng)度為500~1500lux和控制污水中的溶解氧濃度為0.5~1.0mg/L。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了污水資源化程度，避免了傳統(tǒng)污水處理工藝的二次污染問(wèn)題并能降低能耗。
文檔編號(hào)C02F3/34GK103058387SQ20121057432
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者盧海鳳, 張光明, 張?jiān)摧x, 李保明, 張盼月 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)