马铃薯淀粉汁水资源化处理菌群构建及工艺参数优化

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马铃薯淀粉工业的加工生产过程中会产生淀粉废水,并且每年以一定的数量递增。淀粉废水中富含丰富的有机物,属于高浓度有机废水,随意排放不仅造成污染也使资源更加浪费。经过资源化回收利用的初次发酵后,可以回收部分蛋白产品,但剩下的发酵液仍属于高浓度有机废水,需要继续进行处理。本研究在此基础上,以马铃薯薯渣汁水发酵液为实验处理的出水来源,通过厌氧处理方法进行有机废水的前期处理,利用生物法,构建复合菌群来进行处理,并通过响应面优化法对其发酵工艺进行优化。不仅避免了常规处理过程中带来的二次污染问题,对环境保护做出贡献,还能够降低废水处理的成本,提高了马铃薯的经济价值。本研究从厌氧活性污泥中筛选得到能够进行厌氧发酵的13株细菌,经过复筛,筛选出具有高效降解COD能力的6株细菌,D2、S2、DF1、S36、C2和CF3,经过形态学及分子生物学鉴定,确定所筛菌种皆为芽孢杆菌。对菌株进行生长特性分析,结果表明,各菌株的最佳生长温度为28~31℃,最佳Na Cl浓度为1%,最适宜pH范围为6.0~7.0,对6株菌的生长曲线进行测定发现4 h~22 h为对数生长期。利用6株优势菌株构建复合菌群,CF3与S36对峙中存在拮抗作用,除去同时存在CF3与S36的组合,每3种互相搭配,还剩下17种组合,通过实验发现C2+CF3+DF1组合的处理效果最好,在第3天COD降解率达到59.22%。对各菌株的接种比例探究发现,确定复合菌群C2:CF3:DF1的接种比例为2:2:1。单因素实验确定最佳水平为:时间为3 d、温度为31℃、pH为7、接种量为5%、转速180 r/min。响应面实验结果表明,模型的回归是极其显著的,各单因素对COD去除率的影响程度是不同的,其显著性次序为:时间>温度>pH>接种量>转速,时间与温度对COD降解率的一次项达到显著水平,时间、温度和接种量对COD降解率的二次项均达到极显著水平,但各个因素之间的交互作用不显著。得出最佳的发酵条件为:时间为3.13 d、温度31.9℃、pH为6.96、接种量为4.71%、转速200 r/min。在此优化条件下,实际验证得到COD的降解率为75.99%,与模型的预测值(76.7036%)相比较,偏差较小。对其进行降解效能分析,发现优化后COD的降解率为优化前的1.2倍。
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