酵母菌—EM活性污泥组合工艺处理皂素生产废水的研究
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摘要
薯蓣皂素是一种药用价值很高的激素类药物原料，被广泛的应用于抗炎、避孕、
镇痛、治疗冠心病等药物，国内外需求量很大。在这种市场需求的带动下，生产皂素的
企业也不断增多。但是生产皂素过程中产生的废水却是一种色度大(7000 倍)，酸度高
(pH1— 2)，污染物浓度高(COD20000— 60000mg/L)的有机废水。由于废水具有这些特点
而使其处理难度大，处理费用高。目前尚无较好的处理方法，大多数生产企业将废水直
接排放，对周围的水体及土壤造成很大程度的污染。因此，皂素生产废水成为废水处理
行业的又一难点。
酵母菌是一种真菌。据其分布情况表明，经长期的自然选择，酵母菌对高糖、高
碳、高渗透压等环境具有较强的适应性，这使其有可能应用于高浓度有机废水的处理，
并由于其利用的碳源种类非常广泛，使其可应用于不同的有机废水的处理。而皂素生产
废水属强酸性高浓度有机废水，其主要成分是盐酸、淀粉、五碳糖、六碳糖，且含糖量
很大。可控制条件让酵母菌在皂素生产废水中生长，既达到废水处理的目的，又可回收
酵母单细胞蛋白(SCP )，从而实现废水的资源化利用。
本研究主要是利用酵母菌对皂素生产废水进行了连续小试处理。通过批量生化试验
对酵母菌在皂素生产废水中的生长条件进行了探索，并从多种组合菌株中筛选出一组处
理效果最佳的酵母菌株组合。结果表明该菌株(卡尔斯伯酵母+深红酵母+热带假丝酵母)
在 pH5.0，温度 28℃，处理时间 28 小时，接种量 10%的条件下，对皂素生产废水中 COD
的去除率达到 70%以上。利用接种了该菌株的生物接触氧化反应器对皂素生产废水进行
的连续小试结果表明：在恒温 28℃，水力停留时间 12 小时，DO 在 4.5mg/L 左右的条
件下，COD 容积负荷为 2.0— 19.2Kg/m3.d 的范围内，COD 去除率稳定在 70%以上。另
外发现，溶解氧的大小对 COD 去除率影响很大，系统一旦缺氧，COD去除率会很大幅
度下降。对进出水 pH 和 COD 去除率的关系进行了探索，发现进水 pH 对 COD 去除率
有一定的影响，但系统出水 pH 不受进水 pH 大小的影响，保持在 6.0— 7.0 范围内。酵
母菌生长最佳 pH 是在 4.5— 5.5 间。处理后的出水中含有大量的酵母菌体，且菌体含量
随进水有机物浓度(COD)升高而增加。将酵母菌反应器出水再经 EM 活性污泥反应器进
行二级处理。利用 SBR 反应器使反应器中共存大量的好养和厌氧微生物共同发挥作用，
废水在两级生物处理后 COD 去除率达 90%以上。
同时，对皂素生产废水混凝批量试验的净化研究进行了一系列的探索试验，结果表
明，混凝处理对皂素生产废水的处理效果不大，故不宜采用混凝法来处理皂素生产废水。
Diosgenin is the raw material of a kind of highly valuable hormone medicine, Which
is widely applied to these medicines of resisting inflammation、contraception、relieving
pain、anesthetizing、curing coronary heart disease ,etc. The international market demands of
Diosgenin is very large ,which leads to the growth of the number of manufactures of
Diosgenin in China .However ,the Diosgenin production wastewater which is characterized
by high color(7000 times), low pH(1— 2) and high organic concentration
(COD=20000— 60000mg/L) can be hardly treated in a reasonable cost .Most of the Diosgenin
manufactures discharge the wastewater directly because there is no totally feasible method of
treating it now. This has done great harm to the water and soil environment near the
manufactures , The treatment of Diosgenin production wastewater becomes a new difficulty
of industrial wastewater treatment .
Yeast is a kind of fungi .Distributing of yeast indicates that after the natural selectionfor a
long time , yeast fit on the surroundings of containing high concentration sugar ,high
concentration carbon ,or high infiltration pressure, which makes it possible to apply to the
treatment of the high concentration organic wastewater ,And the Diosgenin production
wastewater has the characteristic of great acidity ,high organic matter concentration, which
mainly ingredients are hydrochloric acid ,starch ,moreover ,its content of sugar is really
high .So in order to reduce the pollution degree of the organic waste and gain the SCP by
using the waste as a resource ,we can make the yeast grow in the Diosgenin production
wastewater by controlling the factors.
In the study the laboratory-scale continuous treatments of the Diosgenin production
wastewater used yeast. The biochemistry test of yeast indicated that under the
condition:pH5.0,temperature 28℃ ,handling time 28 hours ,inoculation 10% term, the COD
of the wastewater removal rate is 70% finally, and selects the best yeast strains combination
from many kinds of mixed yeast strains, it includes: Sal.carlsbergensis Hanser , Rhodotorula
rubra(Demme)Lodder , Candida tropicalis. The best yeast strains were inoculated to a
biological contact oxidation reactor, and the reactor was used to treat the Diosgenin
production wastewater . Under the COD load range from 2.0-19.2kg/m.d ,
28℃ ,HRT12h ,DO=4.5mg/L,the COD removal rate was over 70%.On other hand, the COD
removal rate will decrease sharply when the treatment system is in short of DO. Variation of
original wastewater pH has the important influence on the COD removal rate , but it seemed
to have no apparent influence on the pH of effluent water, which keeps the rang of
6.0— 7.0.The optimum pH for the growth of yeast was found to be in the rang of 4.5— 5.5.
The effluent wastewater contained high concentration of yeast bodies, which content
increased with the organic concentration (COD) of the wastewater . The effluent wastewater
using yeast was treated by EM-Activated sludge, which contents great of aerobic and
anaerobic microbiology .Using SBR reactor , the results showed that the COD removal rate
can reach 90% finally.
Moreover , a series of exporting experiments of the coagulation purify study showed the
effect is small .So the Diosgenin wastewater treatment is not suitable to apply the coagulation
purify method .
镇痛、治疗冠心病等药物，国内外需求量很大。在这种市场需求的带动下，生产皂素的
企业也不断增多。但是生产皂素过程中产生的废水却是一种色度大(7000 倍)，酸度高
(pH1— 2)，污染物浓度高(COD20000— 60000mg/L)的有机废水。由于废水具有这些特点
而使其处理难度大，处理费用高。目前尚无较好的处理方法，大多数生产企业将废水直
接排放，对周围的水体及土壤造成很大程度的污染。因此，皂素生产废水成为废水处理
行业的又一难点。
酵母菌是一种真菌。据其分布情况表明，经长期的自然选择，酵母菌对高糖、高
碳、高渗透压等环境具有较强的适应性，这使其有可能应用于高浓度有机废水的处理，
并由于其利用的碳源种类非常广泛，使其可应用于不同的有机废水的处理。而皂素生产
废水属强酸性高浓度有机废水，其主要成分是盐酸、淀粉、五碳糖、六碳糖，且含糖量
很大。可控制条件让酵母菌在皂素生产废水中生长，既达到废水处理的目的，又可回收
酵母单细胞蛋白(SCP )，从而实现废水的资源化利用。
本研究主要是利用酵母菌对皂素生产废水进行了连续小试处理。通过批量生化试验
对酵母菌在皂素生产废水中的生长条件进行了探索，并从多种组合菌株中筛选出一组处
理效果最佳的酵母菌株组合。结果表明该菌株(卡尔斯伯酵母+深红酵母+热带假丝酵母)
在 pH5.0，温度 28℃，处理时间 28 小时，接种量 10%的条件下，对皂素生产废水中 COD
的去除率达到 70%以上。利用接种了该菌株的生物接触氧化反应器对皂素生产废水进行
的连续小试结果表明：在恒温 28℃，水力停留时间 12 小时，DO 在 4.5mg/L 左右的条
件下，COD 容积负荷为 2.0— 19.2Kg/m3.d 的范围内，COD 去除率稳定在 70%以上。另
外发现，溶解氧的大小对 COD 去除率影响很大，系统一旦缺氧，COD去除率会很大幅
度下降。对进出水 pH 和 COD 去除率的关系进行了探索，发现进水 pH 对 COD 去除率
有一定的影响，但系统出水 pH 不受进水 pH 大小的影响，保持在 6.0— 7.0 范围内。酵
母菌生长最佳 pH 是在 4.5— 5.5 间。处理后的出水中含有大量的酵母菌体，且菌体含量
随进水有机物浓度(COD)升高而增加。将酵母菌反应器出水再经 EM 活性污泥反应器进
行二级处理。利用 SBR 反应器使反应器中共存大量的好养和厌氧微生物共同发挥作用，
废水在两级生物处理后 COD 去除率达 90%以上。
同时，对皂素生产废水混凝批量试验的净化研究进行了一系列的探索试验，结果表
明，混凝处理对皂素生产废水的处理效果不大，故不宜采用混凝法来处理皂素生产废水。
Diosgenin is the raw material of a kind of highly valuable hormone medicine, Which
is widely applied to these medicines of resisting inflammation、contraception、relieving
pain、anesthetizing、curing coronary heart disease ,etc. The international market demands of
Diosgenin is very large ,which leads to the growth of the number of manufactures of
Diosgenin in China .However ,the Diosgenin production wastewater which is characterized
by high color(7000 times), low pH(1— 2) and high organic concentration
(COD=20000— 60000mg/L) can be hardly treated in a reasonable cost .Most of the Diosgenin
manufactures discharge the wastewater directly because there is no totally feasible method of
treating it now. This has done great harm to the water and soil environment near the
manufactures , The treatment of Diosgenin production wastewater becomes a new difficulty
of industrial wastewater treatment .
Yeast is a kind of fungi .Distributing of yeast indicates that after the natural selectionfor a
long time , yeast fit on the surroundings of containing high concentration sugar ,high
concentration carbon ,or high infiltration pressure, which makes it possible to apply to the
treatment of the high concentration organic wastewater ,And the Diosgenin production
wastewater has the characteristic of great acidity ,high organic matter concentration, which
mainly ingredients are hydrochloric acid ,starch ,moreover ,its content of sugar is really
high .So in order to reduce the pollution degree of the organic waste and gain the SCP by
using the waste as a resource ,we can make the yeast grow in the Diosgenin production
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In the study the laboratory-scale continuous treatments of the Diosgenin production
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biological contact oxidation reactor, and the reactor was used to treat the Diosgenin
production wastewater . Under the COD load range from 2.0-19.2kg/m.d ,
28℃ ,HRT12h ,DO=4.5mg/L,the COD removal rate was over 70%.On other hand, the COD
removal rate will decrease sharply when the treatment system is in short of DO. Variation of
original wastewater pH has the important influence on the COD removal rate , but it seemed
to have no apparent influence on the pH of effluent water, which keeps the rang of
6.0— 7.0.The optimum pH for the growth of yeast was found to be in the rang of 4.5— 5.5.
The effluent wastewater contained high concentration of yeast bodies, which content
increased with the organic concentration (COD) of the wastewater . The effluent wastewater
using yeast was treated by EM-Activated sludge, which contents great of aerobic and
anaerobic microbiology .Using SBR reactor , the results showed that the COD removal rate
can reach 90% finally.
Moreover , a series of exporting experiments of the coagulation purify study showed the
effect is small .So the Diosgenin wastewater treatment is not suitable to apply the coagulation
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引文
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