申请日2018.09.11
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种马铃薯生产废水的处理方法，包括以下步骤：(1)马铃薯生产废水进行水质水量调节后，然后进行混凝沉淀;(2)混凝沉淀后进行霉菌发酵，发酵后离心处理;(3)离心后的上清液进行真菌发酵，发酵后离心处理;(4)离心后的上清液进入“厌氧‑缺氧‑好氧”生化处理单元进行处理，废水随后进行二次沉淀和接触消毒，最终废水达标排放。本发明通过霉菌发酵罐和真菌发酵罐对马铃薯生产废水进行生化预处理，不仅可以削减大量有机污染物，生产单细胞蛋白产品，实现废水的资源化利用;同时避免马铃薯季节性生产而带来的废水处理问题，确保了马铃薯生产废水处理装置快速启动和稳定达标运行，整套生产系统具有节能降耗、减污增效的特点。
权利要求书
1.一种马铃薯生产废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)马铃薯生产废水进行水质水量调节后，然后进行混凝沉淀;
(2)混凝沉淀后进行霉菌发酵，发酵后离心处理;
(3)步骤(2)离心后的上清液进行真菌发酵，发酵后离心处理;
(4)步骤(3)离心后的上清液进入“厌氧-缺氧-好氧”生化处理单元进行处理，处理后的废水随后进行二次沉淀和接触消毒，最终废水达标排放。
2.根据权利要求1所述的马铃薯生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)离心后剩余的霉菌固体部分回流至霉菌发酵罐，部分进入烘干机和造粒机处理，最终生产出单细胞蛋白产品。
3.根据权利要求1所述的马铃薯生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(3)离心后剩余的真菌固体部分回流至真菌发酵罐，部分进入烘干机和造粒机处理，最终生产出单细胞蛋白产品。
4.根据权利要求1所述的马铃薯生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)水质调节、混凝沉淀以及步骤(4)二次沉淀所产生污泥经过脱水后，外运处理。
5.根据权利要求1所述的马铃薯生产废水的处理方法，其特征在于，所述的霉菌发酵为序批式培养方式，投加的霉菌种类为单细胞霉菌、根霉菌和交链孢霉菌中的一种或几种，投加的比例为马铃薯生产废水质量的0.1～1%，反应的pH为4.0～6.5。
6.根据权利要求1所述的马铃薯生产废水 的处理方法，其特征在于，所述的真菌发酵为序批式培养方式，采用的真菌主要为酵母菌，投加的比例为马铃薯生产废水质量的0.5～2%，反应的pH为4.0～7.5。
说明书
一种马铃薯生产废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种马铃薯生产废水的处理方法，属于马铃薯生产废水处理技术领域。
背景技术
马铃薯因其适应性强、产量高、营养丰富等特性，已成为世界上重要的粮食作物之一。马铃薯的主要成分为碳水化合物(其中淀粉含量为9-20%、粗纤维0.6-0.8%)、蛋白质(1.5-2.3%)、脂肪(0.1-1.1%)、矿物质、维生素等。由于其含有大量的淀粉，因此，马铃薯除了被食用和作饲料外，主要用于生产马铃薯淀粉(占马铃薯原料工业加工的70%以上)。
据统计，每生产1t马铃薯淀粉需要6-7t马铃薯原料，同时产生20t马铃薯废水，湿废渣5t。总体来说，马铃薯废水中成分主要为马铃薯本身的蛋白质、糖类、矿物质，总含量达到为4-5.5%，其废水COD在10000-40000mg/L，悬浮物为35000-48000mg/L，pH4-6，属于酸性高浓度有机废水。
目前，对马铃薯淀粉加工废水的处理主要包括物理方法(混凝沉淀法、膜分离法、气浮分离法)、生化处理方法(厌氧-好氧生化法，SBR、UASB、ABR、AF、光合细菌处理法等)等。
虽然马铃薯淀粉加工废水通过传统技术可以去除部分污染物，但是由于其行业特征，在实际废水处理工程中仍具有一定技术瓶颈，主要可能表现在以下几个方面：(1)由于马铃薯产区主要集中在“三北”(东北、西北、华北)地区，加工期集中在9～11月份，气温低，有冰冻，给马铃薯淀粉废水的处理增加了难度，特别是对厌氧处理，其启动时间长。同时，马铃薯淀粉的生产又是间歇性生产，这样给废水处理工作带来更大的处理难度。(2)马铃薯中含有大量的植物蛋白，会在污水处理中形成大量泡沫，干扰生化反应进行，在实际工程中，泡沫是马铃薯废水处理中一个非常严重的问题。(3)其块茎中含有酪氨酸，酪氨酸本身无毒，但在废水中酪氨酸被氧化为多巴(L-3,4-二羧基苯丙氨酸)，便会对甲烷菌产生毒性。如果废液中存在VFA，VFA抑制多巴的降解，会使多巴的毒性增加。多巴也可以被氧化成黑素化合物，黑素的低相对分子质量中间产物因具有低相对分子质量单宁的性质，比多巴毒性更大。
针对马铃薯生产废水处理过程存在的各种问题，一些学者也提出了相应的处理手段。例如中国专利“马铃薯淀粉生产废水的处理工艺”，专利号：CN101633542A，公开了一种“沉淀过滤-厌氧-一体化膜生物反应器”处理工艺，不仅能提取马铃薯生产废水中的粗蛋白，同时能有效处理废水。但是，该工艺还是无法有效解决目前马铃薯生产废水的季节性生产排放和水体中酪氨酸等污染物特征对厌氧生化的不利影响。中国专利“一种马铃薯制品生产废水的处理工艺”，专利号：CN104108832B，公开了一种水解及酸化、好氧发酵及沉淀、混凝剂沉淀处理，该工艺简单、处理效果较好，但是该工艺对于高浓度马铃薯生产废水的稳定处理仍具有较大的难度，并不能确保废水的稳定达标。
针对马铃薯生产废水的季节性生产特点和废水中植物蛋白和络氨酸等对生化工艺的不利影响，目前仍缺乏有效处理手段。随着环保要求的愈加严格，马铃薯生产废水的资源化和深度处理已经成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种马铃薯生产废水的处理方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种马铃薯生产废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)马铃薯生产废水进行水质水量调节后，然后进行混凝沉淀;
(2)混凝沉淀后进行霉菌发酵，发酵后离心处理;
(3)步骤(2)离心后的上清液进行真菌发酵，发酵后离心处理;
(4)步骤(3)离心后的上清液进入“厌氧-缺氧-好氧”生化处理单元进行处理，废水随后进行二次沉淀和接触消毒，最终废水达标排放。
步骤(2)离心后剩余的霉菌固体部分回流至霉菌发酵罐，部分进入烘干机和造粒机处理，最终生产出单细胞蛋白产品。
步骤(3)离心后剩余的真菌固体部分回流至真菌发酵罐，部分进入烘干机和造粒机处理，最终生产出单细胞蛋白产品。
步骤(1)水质调节、混凝沉淀以及步骤(4)二次沉淀所产生污泥经过脱水后，外运处理。
所述的霉菌发酵为序批式培养方式，投加的霉菌种类为单细胞霉菌、根霉菌和交链孢霉菌中的一种或几种，投加的比例为马铃薯生产废水质量(原水量)的0.1～1%，反应的pH为4.0～6.5。
所述的真菌发酵为序批式培养方式，采用的真菌主要为酵母菌，投加的比例为马铃薯生产废水质量(原水量)的0.5～2%，反应的pH为4.0～7.5
霉菌和真菌等真核微生物具有氧化能力强，适宜温度广泛，适宜的pH范围为酸性，能够对工业废水中有机物进行处理;同时，霉菌和真菌中蛋白含量可达干重的50%，菌体蛋白与牛肉等蛋白的氨基酸组成基本相近，含一定量的必需氨基酸，营养价值很高，是一种附加值很高的产品。由于其对培养发酵条件为酸性废水，且培养液要求为淀粉和蛋白质等高营养培养基质，导致其在工业废水的应用中受到了限制。而马铃薯生产废水中含有大量的植物蛋白、淀粉以及丰富的微量元素，是霉菌和真菌培养的绝佳基质。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)本发明通过霉菌发酵罐和真菌发酵罐对马铃薯废水进行生化预处理，使得霉菌和真菌在酸性环境，充分利用高淀粉和高蛋白环境中快速繁殖的能力，生产出大量的单细胞蛋白，可以作为动物饲料和精细蛋白的原材料，具有一定的附加产品价值;同时还可以将废水中大量的COD、络氨酸和植物蛋白进行去除，大大降低了后续生化处理的负荷，减少了后续生化处理装置的投资费用和运行成本;
2)本发明霉菌发酵罐和真菌发酵罐启动周期仅为2周，远远低于厌氧反应器的1～3个月，大大降低的废水启动周期，成功解决了马铃薯季节性生产导致的生化处理难以快速启动的问题;
3)经过本发明处理工艺处理后，马铃薯生产废水化学需氧量(COD)可降低至50mg/L，满足《污水综合废水排放标准》(GB8978--1996)一级A标准。