發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 03:36

【摘要】：生物絮凝劑作為一種高效、無(wú)毒、安全、可生物降解的綠色凈水劑,代表了絮凝劑的重要研發(fā)方向之一。然而制備成本偏高和作用范圍相對(duì)較窄等劣勢(shì)是制約其規(guī)�；瘧�(yīng)用的主要瓶頸問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文立足于廉價(jià)生物質(zhì)廢料的資源化利用,開(kāi)展了以秸稈和谷氨酸廢液制取生物絮凝劑及其凈水效能的研究。 在優(yōu)化了產(chǎn)絮菌F2-F6發(fā)酵條件的基礎(chǔ)上,考察分批補(bǔ)料發(fā)酵方式對(duì)產(chǎn)絮菌F2-F6的影響。確定初始葡萄糖濃度為10g/L時(shí),碳源補(bǔ)料的最佳參數(shù)為：碳源最佳補(bǔ)料種類(lèi)為葡萄糖,最佳補(bǔ)料時(shí)間為發(fā)酵15h時(shí),補(bǔ)料濃度為0.1%,補(bǔ)料方式為一次性投加；氮源補(bǔ)料不會(huì)增加生物絮凝劑產(chǎn)量,無(wú)需補(bǔ)加氮源。產(chǎn)絮菌F2-F6經(jīng)分批補(bǔ)料發(fā)酵24h后,其生物量增加了37.04%,絮凝劑產(chǎn)量增加了40.9%,糖利用率提高了5.51%,絮凝劑得率提高了28.15%,結(jié)果顯示分批補(bǔ)料發(fā)酵效果明顯好于分批發(fā)酵。 根據(jù)產(chǎn)絮菌F2-F6發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn),在Logistic方程和Luedeking-Piret方程的基礎(chǔ)上,建立了其發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)、基質(zhì)消耗和產(chǎn)物形成的動(dòng)力學(xué)方程。采用Origin7.5軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到了產(chǎn)絮菌F2-F6的分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)；模型預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值吻合較好,說(shuō)明所建立的方程能較好地預(yù)測(cè)其實(shí)際發(fā)酵過(guò)程,具有很好的適用性。 采用正交試驗(yàn)等方法對(duì)秸稈預(yù)處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后的預(yù)處理?xiàng)l件為：粒度40目的秸稈,在溫度80℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的NaOH溶液中反應(yīng)90min。預(yù)處理后的秸稈經(jīng)過(guò)微生物降解,轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到70.3%,還原糖產(chǎn)率為10.6%。產(chǎn)絮菌F2-F6利用秸稈糖化液產(chǎn)絮,絮凝率可達(dá)94%；秸稈經(jīng)過(guò)纖維素復(fù)合酶水解,在秸稈濃度50g/L,酶用量0.2g酶/g秸稈條件下,酶解得率為49.65%,以酶解液培養(yǎng)產(chǎn)絮菌F2-F6產(chǎn)絮,絮凝率達(dá)到96.5%。說(shuō)明秸稈經(jīng)過(guò)預(yù)處理后,可以作為碳源替代葡萄糖制取生物絮凝劑,每噸秸稈制取生物絮凝劑產(chǎn)量最大值為87kg。 基于谷氨酸廢液的濃度梯度策略構(gòu)建谷氨酸廢液培養(yǎng)基：濃度為20%的谷氨酸廢液中補(bǔ)加8g/L的葡萄糖,無(wú)需添加額外的氮源即可作為替代培養(yǎng)基培養(yǎng)產(chǎn)絮菌F2-F6,絮凝率可達(dá)95.4%。廢水培養(yǎng)基培養(yǎng)產(chǎn)絮菌F2-F6的最佳發(fā)酵條件為：溫度30℃、初始pH7.0、搖床轉(zhuǎn)速140rpm、種子液接種量8%、發(fā)酵時(shí)間20h。每升谷氨酸廢液可以制備生物絮凝劑8.5g。發(fā)酵過(guò)程中,產(chǎn)絮菌細(xì)胞生長(zhǎng)和絮凝產(chǎn)物合成對(duì)發(fā)酵體系中溶解氧的要求存在差異,結(jié)合分階段供氧控制策略,在谷氨酸廢液和絮凝劑培養(yǎng)基制備生物絮凝劑的發(fā)酵過(guò)程中,需要集中大量供氧的時(shí)間分別為8h和21h。 結(jié)合谷氨酸生產(chǎn)工藝特點(diǎn),提出了以秸稈和谷氨酸廢液為底物生產(chǎn)生物絮凝劑的工藝流程,確定了生產(chǎn)過(guò)程主要操作條件及控制策略；并制定了生物絮凝劑生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。針對(duì)飲用水原水進(jìn)行了生物絮凝劑與助劑的復(fù)配絮凝試驗(yàn),并探討最佳投劑方式及投劑量。結(jié)果顯示,將生物絮凝劑與助劑復(fù)配使用可以得到最佳處理效果,在滿(mǎn)足出水水質(zhì)需求的同時(shí),總投劑量顯著降低。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：X703.5

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 周婷;多種底物混合發(fā)酵產(chǎn)甲烷及制取生物絮凝劑的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2594411