[发明专利]一种果胶废水的微生物处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水污染控制与废水处理技术，特别是果胶废水中果胶的特效生物降解技术。

背景技术

水果罐头加工、果酱生产、果胶生产与使用企业产生含果胶的废水，称之为果胶废水。果胶废水往往含大量悬浮物和高浓度的果胶，传统的物化与生化处理技术难以有效去除果胶。果胶物质的分子量大、附着性极好，能包裹在菌胶团外面，使菌胶团缺氧，引起污泥膨胀乃至好氧微生物活性被强烈抑制，导致生化处理效率大幅下降乃至失效。因此，如何去除果胶是该类废水处理的关键。

目前常规的处理方式是通过预处理分离大部分果胶，然后通过生化处理进一步降解去除果胶。方法有混凝、臭氧氧化、投加成品果胶酶等。

（1）混凝沉淀（气浮）产生的絮体吸附不溶性果胶，通过渣水分离去除废水的果胶。混凝法能够有效去除大部分不溶性果胶，但是溶解性果胶和剩余的不溶性果胶仍然会抑制或破坏后续的生化处理系统。最突出的问题是混凝沉淀（气浮）产生的污泥含有大量的果胶，因果胶的包裹作用导致污泥脱水性能很差，不利于污泥处置。

（2）利用臭氧的强氧化性来破坏果胶结构，使果胶变性，达到使果胶可生化的目的（王晨,白春节,何安标.浙江省柑橘罐头加工废水处理现状分析,科技资讯，2006，(12):24-26）。可作为生化处理果胶废水的预处理技术，但是运行成本较高，在实际工程中不容易应用。

（3）成品果胶酶制剂投入到果胶废水中，利用果胶酶降解果胶的专一性和高效性，能够快速、高效降解高浓度果胶，使废水易于后续生化处理。实验表明，优化工艺条件为pH=4.5，果胶酶用量(以单位废水计)0.4g/L,反应温度35℃,反应时间1.0h,在此条件下果胶酶能较好地去除废水中的果胶（王方园.果胶酶强化处理柑橘罐头生产废水研究[D].浙江：浙江大学环境与资源学院.2008.）。然而成品果胶酶制剂价格高昂，废水处理工程中很容易流失，难以推广应用。

常规生物处理方法，如活性污泥法或生物膜法，不能有效去除废水中的果胶，生化池和二沉池均易产生严重的果胶和污泥上浮现象，导致出水水质无法达标、恶化操作环境。

发明内容

本发明提供了一种果胶废水的微生物处理工艺，该处理工艺能有效地处理果胶废水、消除常规生物处理过程中果胶和污泥上浮的现象，同时处理成本较低。

一种果胶废水的微生物处理工艺，包括：

（1）向活性污泥单元中投加工程菌菌种，培养工程菌并负载到活性污泥上，再将所述工程菌驯化为果胶降解菌，诱导果胶降解菌产生果胶酶，形成具有高效降解果胶作用的活性污泥处理单元；

（2）调节果胶废水的pH值为3.5～8.0，然后将所述果胶废水输入步骤（1）得到的活性污泥处理单元，果胶分解及COD去除之后，经过二沉池分离得到活性污泥和废水，活性污泥返回步骤（1），废水达标排放。

所述的工程菌菌种为商业化工程菌。本发明中，将所述的工程菌菌种投入活性污泥反应池，在充分混合过程中，培养繁殖工程菌，并负载于活性污泥上，经驯化为果胶降解菌、诱导产生果胶酶。此时，果胶降解菌与活性污泥充分混合生长形成具有果胶降解活性的稳定菌胶团，该稳定菌胶团能有效地避免果胶和污泥上浮现象的发生。

图1为富含果胶降解菌的菌胶团分解果胶的机理图，如图1所示，首先，果胶降解菌产生大量的果胶酶，果胶酶是分解果胶质的一类复合酶，可分别作用于果胶分子的不同点位，具体可分为两大类：即解聚酶和果胶酯酶，其中解聚酶能催化果胶解聚，果胶酯酶催化果胶分子中的酯水解；产生的果胶酶与果胶结合后，果胶酶分解果胶分子中的糖苷键和酯键,使大分子果胶降解为半乳糖醛酸（如图2所示）、半乳糖醛酸甲酯等成低分子化合物，此时，活性污泥中其他微生物对这些中间产物进一步降解，达到彻底降解果胶、去除COD的作用，使得废水达到排放标准。

所述的活性污泥处理单元指A（兼氧）和/或O（好氧）两种处理方式的组合。

作为优选，步骤（1）中，所述的工程菌菌种的初始投加浓度为0.1～1g/L。当菌种浓度过低或过高，则培养时间过长或菌种成本太高，综合经济技术因素，确定投加浓度为0.1～1g/L。

作为优选，步骤（1）中，所述的工程菌菌种为灰霉菌、镰孢菌、黑曲霉和枯草杆菌中的一种或多种，这些工程菌菌种与活性污泥形成稳定的菌胶团之后，能够驯化为果胶降解菌，并能够高效地产生果胶酶。

作为优选，步骤（1）中，工程菌培养、负载阶段和驯化、诱导阶段中，培养基质为含果胶废水，所述的含果胶废水中的果胶浓度为30－6000mg/L。