【生化污水處理】酵母前處理技術(shù)處理食品工業(yè)廢水
1、前言
隨著人們生活水平的提高，食品工業(yè)發(fā)展迅速，隨之而來(lái)的是大量的食品工業(yè)廢水的產(chǎn)生。按照傳統(tǒng)的食品工業(yè)廢水治理技術(shù)，對(duì)含油類(lèi)食品生產(chǎn)廢水是先除油后進(jìn)行生化處理，也即采用加壓氣浮、油脂分離去油后再用活性污泥法處理。該技術(shù)較為成熟、可行。但也存在一些弊病，如前處理占地面積大，處理廢油也要占用一些勞力與費(fèi)用等，從資源化角度講是不合算的，因此該技術(shù)有改進(jìn)之必要。
能否在前處理廢油等方面探索一條成功道路，即實(shí)現(xiàn)廢油資源化?日本環(huán)境工作者在此方面進(jìn)行了一些有意義的探索，即采用酵母處理法，以實(shí)現(xiàn)廢油處理資源化。
2、酵母處理廢油的資源化技術(shù)
2．1 酵母處理技術(shù)的可行性分析
采用酵母制造味精、醬油、啤酒等歷史由來(lái)已久，而采用酵母處理食品工業(yè)廢水可以實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)部分高鹽、高油脂、含殺菌劑廢水可望保持較高的處理能力。而酵母本身含較多蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、維生索等有效物質(zhì)，其剩余酵母可用作肥料與飼料，且不產(chǎn)生新的廢棄物，采用酵母處理技術(shù)可取代原廢油處理裝置又可節(jié)省一些處理費(fèi)用。因此，以酵母處理技術(shù)處理食品工業(yè)廢水是一項(xiàng)很有前途的前處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)廢水處理資源化目標(biāo)。
2．2 酵母處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)論證
為判定該技術(shù)的可行性，需采用試驗(yàn)結(jié)果加以論證?，F(xiàn)以處理攪拌奶油為主要成份的果子制造工廠(chǎng)廢水為倒，論證其試驗(yàn)結(jié)果判定其可行性。
2．2．1 實(shí)驗(yàn)情況及處理工藝
該廢水主要水質(zhì)參數(shù)如下：pH：6．6、BOD；2840mg/L、CODcr：5460mg/L(可溶性CODcr：2：]7ling/L)、己烷萃取液：959mg/L、SS-190mg/L、TK—N：37mg/L、T—P：0．44mg/L、糖質(zhì)：2371mg/L、有機(jī)酸：218mg/L。若換算為COD組分，油分占51 ，糖質(zhì)40 ，蛋白質(zhì)占5 ，也就是說(shuō)，該類(lèi)廢水中油、糖占90 左右。而使Img/L油分完全氧化則相當(dāng)于氧化2．9mg/LCODcr值。進(jìn)一步的分析，該項(xiàng)廢水中以動(dòng)物性油脂為主，其組成如表1所示。
經(jīng)過(guò)馴化培養(yǎng)，篩選出以下8株酵母菌株作優(yōu)勢(shì)菌：Candida intermedia，Candidaedax．Candida fluiatilis，Candida famata，Candida hellenica，Trichosporon pullulans ，Trichaporon capitatum ，Trichospron peni—cillatam．
采用圖1所示的處理實(shí)驗(yàn)工藝流程．采用上述菌株處理牛乳脂肪試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
由圖2可看出，以Candida intermedia分解性能最好，經(jīng)過(guò)6小時(shí)即將已烷萃取物濃度由lO00mg/L下降至18mg/L，其次是Trichosporonpullulans菌株減少至20mg/L．
圖1所示的酵母處理工藝圖，其試驗(yàn)條件如表2所示。
該食品廢水經(jīng)酵母前處理工序處理后，BOD去除率達(dá)90 以上，已烷萃取物濃度降至30mg/L以下，余下l0 的BOD負(fù)荷及殘存己烷萃取物由后序活性污泥法處理，最終出水BOD 為20mg/L、SS：30mg/L、已烷萃取濃度5mg/L，達(dá)標(biāo)排放。此外，從表2可看出，酵母前處理技術(shù)的需氧量為0．6kgO：/去除kgBOD，僅為活性污泥法的 ，因此它屬節(jié)能型。從容積負(fù)荷考慮，設(shè)計(jì)值BOD高達(dá)10kg/m。·d，實(shí)驗(yàn)值為8～15kg/m ·d，為要維持高負(fù)荷則要求F/M達(dá)1．0kgBOD/kg酵母·天，要求其菌體濃度7000 15000mg/L，而適應(yīng)高濃度菌體條件正是酵母的特性之一，此外，酵母適應(yīng)在酸性范圍活動(dòng)，故pH應(yīng)維持在6．0～6．5之間較為合適。
2．2．2 酵母法處理試驗(yàn)結(jié)果
采用酵母法處理試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)圖3及表3。
由圖3可看出，處理試驗(yàn)BOD容積負(fù)荷在8～15kgBOD/m’·d之問(wèn)變動(dòng)，此間原始廢水與酵母處理出水變化見(jiàn)圖3，不論負(fù)荷如何變化，酵母處理水的己烷萃取液濃度均保持在20mg/L 以下，從而可保證最后出水為· 48·2mg/L以下。由表3可知，處理期間，廢水濃度變動(dòng)幅度達(dá)2倍左右，而酵母處理出水并未受波動(dòng)，而始終保持BOD去除率達(dá)90％以上。進(jìn)一步試驗(yàn)考察結(jié)果見(jiàn)圖4。由該圖可知．當(dāng)廢水在0．5～1．5kgBOD/kg酵母·天范圍內(nèi)時(shí)，酵母法的BOD去除率可保持在90以上，同樣負(fù)荷范圍，活性污泥法則低得多，僅65 左右。
酵母法能保持較好的處理性能，據(jù)認(rèn)為與其酵母絮凝集團(tuán)有良好的沉降性能有關(guān)，即與SVI有關(guān)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BOD去除率高，即容積負(fù)荷在0．5～1．5kgBOD/kg酵母·日的范圍內(nèi)，其SVI呈最小值為40ml/g，也即是酵母在SVI最小時(shí)其負(fù)荷高，與活性污泥法恰好相反。
2．3 剩余酵母的綜合利用
如上所述，酵母絮凝團(tuán)系由真菌絲，假菌絲經(jīng)物理作用網(wǎng)絡(luò)而成，因而具有良好的沉降性及高菌體濃度而需氧量低，僅為活性污泥法的60 ，加上酵母絮凝團(tuán)脫水性好，無(wú)須加藥脫水，因而其反應(yīng)槽、沉淀槽容積可大大減少。
據(jù)測(cè)算，剩余酵母產(chǎn)生量按折干計(jì)算為0．2kg/kgBOD去除，而活性污泥法則為0．4～ 0．6kg/去除kgBOD，即為其1/3左右。酵母菌體中以維生素為主，使得剩余酵母有效利用程度高，表4為剩余酵母成分值。
由表4看出，廢水處理過(guò)程中回收的剩余酵母的組成，其蛋白的含量并不遜于其它酵母，并且維生紊含量豐富，特別是適宜于菌類(lèi)(蘑菇)生長(zhǎng)必須的硫胺紊比市售的酵母計(jì)還多．在蘑菇栽培中作為發(fā)育紊最為有利。此外，如同活性污泥一樣作農(nóng)肥也是剩余酵母的利用途徑。
3、酵母處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
酵母處理技術(shù)實(shí)用化程度如何，是人們十分關(guān)注的問(wèn)題。以日本為例，現(xiàn)已有12家食品工業(yè)廢水處理采用該處理技術(shù)，獲得了較好的應(yīng)用結(jié)果。
如對(duì)某水產(chǎn)加工工場(chǎng)廢水處理，該工場(chǎng)廢水原采用活性污泥法處理，因進(jìn)水負(fù)荷增大而處理困難。采用酵母前處理技術(shù)，不僅克服了因負(fù)荷增大帶來(lái)的困難，同時(shí)由于廢水中含鹽分高達(dá)5000mg/L，過(guò)去使活性污泥運(yùn)行條件惡化現(xiàn)象也得到克服。該場(chǎng)的運(yùn)行條件及處理水質(zhì)情況詳見(jiàn)表5及表6。在污泥處理方面，以前單純采用括性污泥法，每處理公斤BOD負(fù)荷要運(yùn)出6．6公斤脫水污泥泥餅，采用酵母前處理后的1992年則減少至2．2公斤泥餅/處理公斤BOD負(fù)荷，泥餅減少量約67 。酵母前處理技術(shù)在處理該項(xiàng)廢水最大的優(yōu)點(diǎn)是沉降性好及空氣耗量的減少。酵母處理過(guò)程污泥濃度保持10，000mg/L，SV。。為50～70 ，SVI：450"-~60ml/g。此外，由于酵母反應(yīng)槽內(nèi)DO(溶解氧)較低，但酵母凝集團(tuán)擴(kuò)散性好，故而DO僅維持在0．66mg/L(平均值)低范圍內(nèi)即可運(yùn)行，相應(yīng)減少了空氣耗量。此外還有一點(diǎn)就是酵母法對(duì)去磷脫氮也有一定的效果。脫磷率、脫氮率分別達(dá)45．5％及52．9~/ 。據(jù)認(rèn)為是酵母細(xì)胞形成過(guò)程中需要攝取水中氮與磷。
4、結(jié)束語(yǔ)
利用酵母前處理技術(shù)研究試驗(yàn)工作仍在進(jìn)一步進(jìn)行之中，酵母技術(shù)適合處理難分離性固形物、高油脂分、山梨糖醇、高鹽份的工業(yè)廢水。由于酵母菌的特性，酵母菌凝集體良好的沉降性，高濃度的菌體濃度使得活性污泥法在此方面的問(wèn)題得到解決，加上剩余酵母可用作農(nóng)肥飼料、菌類(lèi)栽培發(fā)育素等，處理出路可得到解決，達(dá)到綜合利用的目的，實(shí)現(xiàn)資源化目標(biāo)。
在工程運(yùn)用中，酵母處理技術(shù)可減少前處理用地面積，運(yùn)行中可減少空氣消耗、保持穩(wěn)定的處理效果以及附帶有脫氮、脫磷之功效等均可在工程上進(jìn)一步得到發(fā)揮與應(yīng)用。相信該技術(shù)不久的將來(lái)在廢水處理中會(huì)占有一席之地。
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