环保酵素净化家庭废水的实验报告(印度大学)

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环保酵素净化家庭废水的实验报告(印度大学)

环保酵素净化家庭废水的实验报告(印度大学)来源:酵素孝道
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2013年12月

 

使用5%和10%的垃圾酵素液处理家居废水

Fazna Nazim 和 V.Meera

 

摘要--- 垃圾酵素是由鲜厨余垃圾(水果和蔬菜皮)、糖(红糖,粗糖或糖蜜)和水发酵生成的。

利用垃圾酵素是一种新兴有效的家居废水处理方法。当家居废水以立刻过滤的垃圾酶液处理后,

在27天后可达到排污标准。当以过滤后60天的酶液处理家居废水,达标时间可缩短到5天。酶液含

有丰富的有机物。以较低浓度的酶液 -- 5% 和 10%的垃圾酶液已经有效处理家居废水。结果表明,

氨氮和磷酸盐可以通过使用垃圾酶液完全除去。需要进一步的测试来研究那去除机制。

 

关键词---发酵,过滤,垃圾酵素,家居废水

 

一。 介绍

 

由于全世界人口的 不断增长,管理污水排放和工业废料变得越来越严重,如果继续这样下去,对人

类健康和环境会有灾难性的影响。因此,必须制定一种有效方法来为后代保持水的质量。废水处理的

技术已日臻完善,目前它可以有效地,廉价地处理污水,达到高水平的质量[1]。

 

家居废水来自洗衣服、厨房废水、洗澡,但不包括排泄物等的生活用水,家居废水也是主要的污染源,

未经任何处理,就直接从住宅和商业区排入河流[2]。水的供应量和在地人的习惯会影响家居废水的量[3]。

 

有很多方法来处理家居废水以便它可以被重新使用。废水的处理和再利用正在迅速成为研究人员非常

感兴趣的项目[4]。而且各种方法都必须以健康、安全和不危害环境为出发点,分散式污水管理提供

了最大的回收机会。虽然在很多发达国家,城市和农村的废水已经立法处理,也有适当的卫生设施,

但在郊区仍然没有很好的处理[5]。经过筛选和过滤,去除毛发、纤维屑和悬浮微粒后,家居废水可重

新用于土壤灌溉[6]。

 

废水处理系统可有多种形式,其设计模式要跟据废水的源头、质量、在地规格、室内、室外和重用模式,

其范围可以从简单的园林灌溉到接近饮用水品质的复杂三级处理系统[7]。这个处理方法已经实行了多年

以便更便宜的使用再生水。在美国南部,澳大利亚和许多中东国家,在干旱地区普遍分流了家居废水为

园林植物灌溉[8]。

 

最普通的物理处理废水方法是过滤,可用沙粗过滤、用沉淀和或消毒处理;但用膜过滤器能去除悬浮物

却不能去除有机物[9]。

 

用化学方法是先以沙粗过滤后再以铝在废水中电化而成,而生物处理方法的目标是要去除废水中的可降

解物质,生活污水中,减少有机物含量和氮、磷的营养物质是必然的,还包括需氧或厌氧等程序[8]。

 

酵素的表现比传统的化学催化剂更具功能,而且不存在处置的问题,因为在污染的河川,大部分的蛋白

质和多肽都被分解,这属于生物添加剂的种类[10],就像漆酶被广泛应用在特定的污染物,对于废水中油

脂重的,酵素也用作预先处理。[11]利用胰脂肪酶减少屠宰场和乳品工业废水中的脂肪[12]。

 

酵素的蛋白质分子能催化化学反应。它们扮演着基质的生物催化剂。酶是选择性地对它们的底物和催化

只有一个或少数的许多可能性中的化学反应。但是它们是生理上重要的,因为它们加快,由至少1000倍,

反应通过降低而形成的反应物的配合物,称为过渡态所需的能量的量的比率,即主管,以产生反应产物[ 13]。

 

垃圾酵素(GE)是由新鲜的蔬菜废弃物、原糖和水经过简单的发酵而成的有机溶液。此发酵溶液好像醋

状液体,含有天然蛋白质、矿物盐和酵素,使它在家居内外都发挥极好的功能[14]。

 

垃圾酵素可以用作一种低成本的替代方法来改善废水,那些关心地球的人已经越来越多的自己制作垃圾

酵素来用。厨房垃圾可以帮助拯救地球母亲,并在日常生活中减少全球暖化和保护臭氧层,它将有机废

物转化成解决家居清洁的方法,节省金钱、减排甲烷等温室气体,减少浪费不用变成填埋场的垃圾。它

提高了水的质量,因为酵素能将地下水和江河里的有害物质和细菌去掉[15]。垃圾酵素的功能就是分解、

转化和催化反应[16]。

 

垃圾酵素的功能类似现在国内在短时间内处理污水的降解酵素,在马来西亚已经进行很多研究去探讨使

用环保酵素来处理家居废水的可行性。

 

垃圾酵素广泛被应用在发展中国家,如马来西亚,它是一种廉价的食堂废水处理方法。近日在马来西亚

的媒体,垃圾酵素已被吹捧为一种多用途的解决方法包括肥料、花园里的驱虫剂、家居清洁剂和个人卫生

的清洁剂[10]。

 

在印度使用垃圾酵素并不普遍,如果垃圾酵素被发现能分解废水中的污染,就可以作为一种低成本的替代

品,以提高废水的品质和不同方面的重用它。

 

 

二。材料与方法

 

在一个可密封的塑料容器内以1:3:10的比例混合粗糖、水果/蔬菜皮和水就可以制作垃圾酵素,

 

在第一个月,发酵过程中会释放出气体,所以每天都要打开盖子放走气体避免容器破裂,同时把水果/蔬菜

皮往下压一下,容器需放置于阴凉、干燥、通风良好的地方,然后放置3个月让它发酵生成酵素。3个月后,

把液体过滤出来就得到一种褐色液体,就是酵素溶液。在溶液的表面上会有些白色的霉,这可能是B群酵母

和维生素C的酵母。将浅棕黄色的酵素溶液存放在塑料瓶里,这种酵素溶液是永远不会过期,存放时间越长,

就会越来越强。把溶液以水稀释后酵素的能力将会提高,垃圾酵素仅供外用,也不要存放在冰箱中。

 

在水产技术中央研究所(CIFT)以垃圾酵素来测试它的主要成份--蛋白质含量,同时家居废水也用于这项研究。

在表1列出家居废水的组成,表2列出家居废水的特性。分析了发酵3个月后立刻过滤出来的垃圾酵素溶液特性,

也按标准方法(APHA,1971)程序分析了参数如酸碱度,溶解性总固体,生化需氧量,化学需氧量,氨氮,

磷酸盐,大肠杆菌数和异氧总数。

 

进行了批量试验以确定是用5%,10%,20%或50%的垃圾酵素溶液来处理家居废水的效果,过程中所用的烧

杯用铝箔覆盖,然后放置消化。在处理后的样品中所有的参数也都进行了分析。

 

三。结果与讨论

 

表3中列出了经过3个月的发酵周期后立刻过滤的、过滤后30天、过滤后60天的垃圾酵素溶液的特性。垃圾酵素

溶液是酸性的。在立刻过滤后的酵素溶液里,生化需氧量、化学需氧量都很高。

 

表1:家居废水的组成[9]

化合物                                  浓度

葡萄糖------------(毫克/升)300

乙酸钠三水合物(毫克/升)400

氯化铵-------------(毫克/升)225

磷酸氢二钠-------(毫克/升) 150

磷酸二氢钾-------(毫克/升)75

硫酸镁-------------(毫克/升)50

牛粪---------------(毫升/升)225

 

 

图1:家居废水 经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的磷酸盐 浓度变化

 

表2:家居废水的特性。

 

 

参数             单位                 数值

(ph)    酸碱度-----------------------------  6.16

(TDS)溶解性总固体--毫克/升--------56

(BOD)生化需氧量--毫克/升-------------192

(COD)化学需氧量--毫克/升--------------290

(ammonia Nitrogen)氨氮--毫克/升---9.6

(phosphate)磷酸盐-毫克/升----------110

(MPN)最大可能数-(Total coliforms)总大肠杆菌/100毫升-11x10

 

表3:纯环保酵素溶液特性

参数                              过滤後现测试           30天後           60天後

(ph)    酸碱度

(TDS)溶解性总固体--毫克/升

(BOD5)生化需氧量--毫克/升

(COD)化学需氧量--毫克/升

(ammonia Nitrogen)氨氮--毫克/升       ( BDL)=低于检测值

(phosphate)磷酸盐-毫克/升

(MPN)最大可能数-(Total coliforms)总大肠杆菌/100毫升-11x10

(HPC)异养菌数( CFU/ml)菌落数/毫升

 

表3里面的括号数字代表减少的百分比

 

图2:家居废水经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的氨氮浓度变化

 

 

第113 页--表2下面的文字翻译:

 

环保酵素溶液富含有机质,下面讨论污水的特性。

A. 家居废水经环保酵素溶液(即时过滤应用)处理後特性

 

家居废水分别放入5%,10%,20%和50%浓度的环保酵素经过不同时间处理。水里面的各种参数变化,

都在图1至图7之中表列出来。

环保酵素自然状态呈酸性。当与家居废水混合,酸碱度就接近中性。低酸碱度会抑制环保酵素的活跃程

度。酵素的特性随时间会有发现.据分析环保酵素内含蛋白质成分浓度达40毫克/公升。因此很明确是由于酵

素作用于处理的过程。经酵素作用27日处理後家居废水的特性在表4列明,相应的减低百分比在表5列明;

排出水符合本地灌溉用水的有关条例的标准。

 

第114页

图3:家居废水 经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的化学需氧量浓度变化

图4:家居废水 经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的生化需氧量浓度变化

环保酵素(10%)溶液在处理家居废水参数更明显的减低效应(TDS)溶解性总固体(58.795),

(BOD5)生化需氧量,(COD)化学需氧量,相对比其他浓度的环保酵素更有效。(MPN)最大可能数-

(Total coliforms)总大肠杆菌检测数值甚至比(50%)的同样溶液更低。

 

图5:家居废水 经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的溶解性总固体浓度变化

 

图6:家居废水经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的酸碱度变化

 

图7:家居废水经不同浓度环保酵素和不同的时间处理後内含的总大肠杆菌最大可能数变化

经27天处理氨氮数值发现下降100%,生化需氧量,化学需氧量,溶解性总固体等数值,比较酵素溶液即

时过滤处理更大幅下降。

 

表4:经27天处理後排出特性

参数   5%  10% 20% 50%     灌溉水标准(当地环保条例)

(表内各参数项翻译请参考表2)

 

115页

表4馀项下面的文字:用即过滤後的环保溶液处理27天後符合灌溉标准的废水特性。表里面的高化学需氧

量和生物需氧量可能是环保酵素溶液产生。

处理废水的环保酵素溶液刚做好就立刻过滤使用,还没有经过三个月的发酵稳定,溶液的特性会随时间变

化,所以环保酵素溶液是不宜在期间使用。

 

表5:27天消化期之后下降的百分比

(表内各参数项翻译请参考表2)

比较低浓度的5%和10%随后处理废水60天,下面是废水特性的讨论。

B.经5%和10%环保酵素溶液(过滤后60天)处理後的废水特性。

经过5天处理後废水符合(环保条例)的灌溉标准。用5%和10%环保酵素溶液处理後的废水特性,在表6列

出。用5%和10%环保酵素溶液经过5天处理後的各项参数下降率,在表7列出。

采用过滤後60天的环保酵素溶液,处理时间降至5天。酵素活性明显增加。化学需氧量和生物需氧量明显下降。

采用10%环保酵素溶液处理,污水的溶解性总固体,生化需氧量,化学需氧量皆有下降,比较采用5%环保

酵素溶液更明显。采用10%的环保酵素溶液对氨,氮,磷是百分百的移除。总大肠杆菌数目下降大于99.9%

(5%酵素溶液)和下降71.43%(10%酵素溶液)。

 

图8.显示不同参数分别于4种不一样浓度的环保酵素溶液处理污水27天後的下降率。

 

图9.显示不同参数于5%和10%的酵素溶液处理污水5天後的下降率。

 

低酸碱度压抑酵素的活动,而且发现有丙酸和乙醇的痕迹,产生防腐和对细菌不利的环境。酵素溶液原料

—果皮之中的柠檬酸和氨基酸的化学分子会转化碳水化合物,脂肪和蛋白质为二氧化碳,水而产生有用的能量。

 

表6:用5%和10%环保酵素处理5天之後的污水特性

(表内各参数项翻译请参考表2)

最佳的溶液浓度是10%,最适当的处理时间是5天。能高效去除氨,氮,磷。

更多去硝菌滋长会改善硝化过程,更多硝化令生化需氧量指标下降。酸碱度超过6硝化过程更明显。在酵素

溶液中的醋酸离子被储磷细菌吸收,然后转化成为储碳产物就产生能量。这种细菌有能力把超标的磷变为聚

磷酸盐储在细胞之中。这表示醋酸浓度愈高就更多细胞生长,去除磷的能力就更大。在酵素溶液中的BOD5,

COD,TDS,(各参数项翻译请参考表2)和HPC(总异养菌数)的参数随时间而下降。这情况表示酵素溶液还

不稳定。异养菌需要碳氮的有机组成做营养物。

 

表7:5%和10%的酵素溶液处理污水5天後的参数变化

(表内各参数项翻译请参考表2)

 

图8:四种不同浓度环保酵素处理污水27天後,各个参数的下降率。

营养不足随时间经过会妨碍细菌繁殖。高密度的细菌会抑制大肠菌的生长,因此MPN大肠杆菌检测数值在酵

素溶液内是很低度。

 

表9:用5%和10%的酵素溶液经5天处理後,家居废水中各项参数的下降率     (表内各参数项翻译请参考表2)

 

IV.   总结

在研究过程中发现,环保酵素不适合在制作完成後即时使用去处理家居废水,酵素的特性会随时间而变化。

最有效果是在制作完之後放置60天再用。最有效果的酵素溶液浓度是10%,可以100%移除家居废水中的氨,

氮,磷。处理时间也减低到5天。

酵素特性会随时间而变化,需要监测。发现只有当酵素里面的生化需氧量和化学需氧量的参数下降後,酵素溶

液才有效。对于环保酵素最适当的添加剂和触发剂,要有更多研究。

要研究酵素溶液的前处理,以减低初时形成的高生化需氧量和化学需氧量参数。更重要的是要理清酵素溶液的

构成,对将来的研究是关键的一步。

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