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我国制革行业每年产生约100万吨的铬革屑,这些含铬的废弃物的处理处置成为制革行业最头疼的问题。目前,铬革屑主要的处理处置方式是安全填埋和焚烧,这不仅造成资源的浪费,还可能对大气、土壤和水体造成二次污染。此外,常见的处理方法是利用化学试剂将铬革屑水解并得到附加产物,然而这些方法还停留在试验室阶段,并且附加产物还需进一步进行改性才能被利用。因此,通过清洁生产的方式再利用,如清洁燃料沼气的生产为铬革屑处理开辟了新思路,提高制革行业的环境效益。铬革屑的可降解性(或可利用性)是评估能否可以作为厌氧发酵底物的关键因素。然而铬革屑中铬的存在限制了其厌氧发酵的可行性,因此对铬革屑进行脱铬处理后再厌氧发酵是必要的。本研究通过碱-酶结合法水解铬革屑的单因素试验,确定了 CaO投加量、CaO反应时间、CaO反应温度、酶投加量、酶反应时间和酶反应温度水解铬革屑的最佳条件,并根据单因素试验结果进行正交试验和响应曲面优化分析。通过优化分析得到的最佳条件进行碱-酶结合法水解铬革屑提取胶原蛋白,得到的胶原蛋白液与稻杆水解液进行混合厌氧发酵试验,探究不同碳氮比、不同铬含量对胶原蛋白液和水稻秸秆液厌氧发酵产气特性的影响,并分析厌氧发酵过程中体系pH、VFAs浓度、SCOD浓度、氨氮浓度、铬浓度变化。通过高通量测序16rDNA基因检测对发酵水解液进行微生物多样性分析。主要的研究结果如下:(1)单因素试验得到的较佳水解条件为:CaO用量2%,CaO反应时间3 h,CaO反应温度80℃,酶用量3%,酶反应时间1 h,酶反应温度40℃。胶原蛋白提取率达到92.98%,脱铬率达到96.07%,水解液中铬含量为3.686 mg/L。(2)L16(35)正交试验的最佳方案为A2B2C2E3F2G2,即2%CaO,CaO反应时间3 h,CaO反应温度80℃,5%中性蛋白酶,酶反应时间1 h,酶反应温度40℃。响应曲面分析优化的最佳条件为:CaO投加量2.1%,CaO反应时间3.3 h,CaO反应温度79.7℃,酶投加量5.6%,酶反应时间1.2 h,酶反应温度48.6℃。优化后胶原蛋白提取率达到99.14%,脱铬率达到98.9%,比优化前分别增加了较大的幅度6.16%和2.83%。(3)响应曲面优化后的最佳条件水解铬革屑结果表明,胶原蛋白提取率达到98.97%,脱铬率达到99.02%,水解液中铬含量为1.029 mg/L。经离心分离(8000 r/min,15 min)后其胶原蛋白分子量主要分布在14~97 kDa之间。(4)当稻杆水解液与胶原蛋白液配比(C/N,以VS计)为20:1时,总产气量和累计甲烷产量达到最高分别为739.5 mL/gVS和438.4 mL/gVS,甲烷含量达到51.2%;发酵体系中铬含量为为5 mg/L时,总产气量和累计甲烷产量最高分别为1531.0 mL/gVS和761.2 mL/gVS,甲烷含量达到49.7%。胶原蛋白液与稻杆水解液厌氧发酵最佳工艺条件为:C/N为20:1,铬含量5 mg/L。C/N为20:1的SCOD去除率最佳,为54.54%。随着铬含量的增加SCOD浓度的增加程度减小,铬含量为5 mg/L的SCOD降解率最高。(5)不同碳氮比、不同铬含量的发酵体系中微生物组成的丰度显著不同,添加稻杆水解液可以增加厌氧发酵过程中微生物的多样性。处理组CN201中,主要的优势细菌是Sphaerochaeta,处理组Cr5中,主要的优势细菌是 Tissierella。本研究利用碱-酶结合水解铬革屑提取胶原蛋白液,并将其与稻杆水解液进行厌氧发酵试验,为铬革屑的厌氧发酵提供数据支持和理论指导。