论文部分内容阅读
啤酒是世界通用性饮料,2013年我国啤酒产量已经占到了世界的四分之一居于世界第一位,啤酒废水的排放量更是超过了五亿吨。啤酒废水中含有十分典型的可降解仃机物质种类,每年啤酒行业啤酒废水的大量排放加剧了环境污染。典型的啤酒废水中含较高浓度有机污染物质,由于其中的糖类、淀粉和蛋白质等污染物质极易降解,而花青苷、木质素和植酸钙等物质较难降解,因此在目前一般采用的废水生物处理方法中易出现前期水质腐败变臭,后期COD下降困难的缺点,影响了啤酒废水处理的效果。复配式微生物是将不同降解性能的微生物菌株根据废水中物质组成的特点按特定的比例进行复配的复合微生物群体。本文以啤酒综合废水中残留的有机物类型为模型,利用菌群的协同作用和水解性能调节混合污染物的降解速度,实现不同类型污染物的均衡降解,从而提高啤酒废水COD的去除率。研究结论如下:1、以几种水解酶为特征通过驯化富集培养筛选出10株产高活力纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶或淀粉酶的菌株。10种菌株产4种酶的能力明显不同,其中X-7菌株在模拟处理条件下纤维素酶和脂肪酶活性最高,分别为48.22U/mL和6.47U/mL;菌株X-8的蛋白酶活性最高为58.63U/mL;X-5菌株的淀粉酶活性最高为19.68U/mL。其他7株菌株具有相对适中的水解酶活力。10种菌株的废水培养适应期期短,繁殖能力强。2、基于菌株的水解酶类型及活性,通过响应面分析法优化了菌群复配比例和废水处理条件。Plackett-Burman实验和Box-Behnken实验结果表明主效应菌株X-3,X-4和X-7的标准菌液以4:4:3(V/V)比例复配组合成的生物降解菌系按0.4mL/50mL的接种量处理模拟啤酒废水,COD的最高去除率为91.17%,比自然混合菌群对照降解啤酒综合废水提高了30.06%。此3株菌株经过形态学、生理生化常规鉴定以及现代分子生物学鉴定分别为Bacillus sp.M17、Bacillus subtilis和Bacillus sp.JNF-1.3、将优化后的复配式微生物菌群应用到实际啤酒废水的处理试验表明影响复配菌系对啤酒废水COD去除的主要因素是温度和接种量,其次要因素是装液量和初始pH。以温度为35℃,pH值9.0,装液量50mL/250mL,接种量0.4mL/50mL优化条件下处理啤酒废水,5d后废水的COD去除率为70.77%,比对照提高了11.34%。对处理的废水进行连续14d的动态监测结果显示,COD、NH3-N含量均呈快速下降趋势,TP则出现先降低后升高的趋势,反映出对磷的良好释放特性。最终废水中COD、NH3-N和TP的去除率分别可达95.38%、9331%和77.40%,分别比对照组提高了20.77%、22.18%和13.01%。本文通过复配式微生物的构建有效促进啤酒废水COD的彻底去除,丰富了降解有机物的菌种资源,为各类混合型有机污染物的处理构建了新模式。