生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物降解研究以及生物質(zhì)稀酸水解液的乙醇發(fā)酵研究.pdf

1、目前國內(nèi)外對生物質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物處理鮮有報(bào)道，尚無成熟的工程治理技術(shù)和完善的處理工藝。利用理化和生物處理相結(jié)合的方法，可提高生物質(zhì)氣化洗焦廢水COD的降解效率。 該研究首先進(jìn)行了生物質(zhì)氣化洗焦廢水和焦油可否被微生物降解的嘗試。結(jié)果證明，微生物具有降解生物質(zhì)氣化洗焦廢水和焦油COD的能力，但降解速度較慢，一般需4-6d，且底物濃度很低。在證明微生物可降解生物質(zhì)氣化洗焦廢水和焦油COD后，為了提高底物濃度和降解速度，對降解生物

2、質(zhì)氣化洗焦廢水的微生物進(jìn)行篩選，篩選實(shí)驗(yàn)證明，單一菌種對生物質(zhì)氣化洗焦廢水COD的降解速度和降解率低于混合菌種。最后，為了進(jìn)一步提高處理效率，選用實(shí)驗(yàn)室保藏的兩株菌，Pseudomonas sp1和Pseudomonas sp2為接種物對生物質(zhì)氣化洗焦廢水進(jìn)行處理，了解該兩種菌降解該廢水COD的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，兩株菌的混合使用可提高處理效率，并用包埋法、生物膜法和顆粒活性炭法對該兩株菌等量混合接種進(jìn)行細(xì)胞固定化，研究固定化細(xì)胞處理生

3、物質(zhì)氣化洗焦廢水的特性。結(jié)果證明，顆粒活性炭固定化細(xì)胞可得到高的COD去除率和短的水力停留時(shí)間。同時(shí)對芳香族化合物也有較高的去除效果。該文也在實(shí)驗(yàn)室條件下，對SBR系統(tǒng)微生物去除生物質(zhì)氣化洗焦廢水NH<,3>-N特性進(jìn)行研究。 在以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙醇的研究開發(fā)領(lǐng)域中，稀酸水解被認(rèn)為是最容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的工藝，國內(nèi)外在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量和深入的研究，但到目前為止，國內(nèi)外在用稀酸水解木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇方面還存在著一些問題未

4、能解決，主要集中在兩個(gè)方面：一是木質(zhì)纖維素水解得到高濃度的糖和較低濃度發(fā)酵抑制劑的水解糖液，此屬于化工問題，在本研究中不進(jìn)行探討；二是水解糖液的高效乙醇發(fā)酵的微生物學(xué)問題。在微生物學(xué)問題中，主要是高效利用葡萄糖和木糖產(chǎn)乙醇的菌種，特別是高效代謝木糖成乙醇的菌種顯得特別重要，因木糖是半纖維素的主要水解產(chǎn)物，而半纖維素是木質(zhì)纖維素的主要組成成分之一，因此，在以木質(zhì)纖維素為原料的乙醇商業(yè)化生產(chǎn)中，充分利用木糖產(chǎn)乙醇非常重要，木糖的充分利用，可

5、降低乙醇生產(chǎn)成本25﹪。在微生物學(xué)問題中，另一主要問題是要獲得耐/分解發(fā)酵抑制劑的微生物菌種，因?yàn)樵谀举|(zhì)纖維素稀酸水解過程中，除產(chǎn)生單糖如葡萄糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖外，還同時(shí)產(chǎn)生糠醛、羥甲基糠醛、乙酸和酚類化合物等毒性物質(zhì)，統(tǒng)稱為發(fā)酵抑制劑，它們嚴(yán)重的影響著微生物的生長和發(fā)酵。因此，獲得耐/分解發(fā)酵抑制劑的乙醇發(fā)酵菌種是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。在以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇過程中，上述兩個(gè)微生物學(xué)問題是提高乙醇發(fā)酵速率和

6、降低成本的瓶頸。 本實(shí)驗(yàn)首先通過乙醇耐受實(shí)驗(yàn)、木糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)以及水解液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)對21株菌種進(jìn)行了篩選。從中篩選到釀酒酵母、嗜鞣管囊酵母和重組大腸桿菌作為供試菌種。將釀酒酵母分別與嗜鞣管囊酵母和重組大腸桿菌組合，得到了兩組混合菌種。經(jīng)過馴化，用馴化后的混合菌種進(jìn)行了木質(zhì)纖維素稀酸水解液的乙醇發(fā)酵?？疾斓陌l(fā)酵形式包括批式發(fā)酵、補(bǔ)料批式發(fā)酵和間隔補(bǔ)料批式發(fā)酵，均取得了很好的結(jié)果。并用發(fā)酵罐進(jìn)行了補(bǔ)料批式發(fā)酵，探討了該種發(fā)酵形式大規(guī)模應(yīng)用