木薯酒精废液厌氧发酵菌种的筛选及其发酵试验

摘要

木薯酒精废液含有大量有机污染物质，其COD和固体悬浮物浓度都很高。本研究以牛粪作为菌种来源，筛选出适合处理木薯酒精废液的厌氧发酵菌，并研究了基质浓度、菌种投加量等生态因子对废液厌氧发酵过程中COD降解以及甲烷产量方面的影响。同时，采用两相厌氧工艺处理木薯酒精废液，并将它的处理效果与之前的单相厌氧发酵对比，旨在为该工艺的工业应用提供数据支持。
　　 在实验过程中，不添加外加刺激离子且在中温条件下，最佳发酵效果发生在基质浓度为10倍稀释液浓度、菌种投加量为16.5g/L、氮源投加比例为COD：N=100:2.5的情况下，此时COD在15天内的累积去除率为85.2％，甲烷产量为223.4ml/gCOD去除。
　　 外来刺激离子的添加以及高温均对厌氧发酵产生影响：在上述最佳条件下，添加微量元素液，能使COD累积去除率达到92.3％，甲烷产量提高到236.9ml/gCOD去除；碱金属以及碱土金属离子的添加，在COD累积去除率以及甲烷产量上与上述对照组相差不大，但能明显缩短发酵时长；通过另外两组不同设计的实验发现，亚铁离子的添加对COD的降解有一定的阻碍，但甲烷产量能明显提高42.9％；而高温条件下，COD的降解可达91％，甲烷产量高达289.1ml/gCOD去除，相比于对照组有明显优势。
　　 以厌氧菌接种产酸相的相分离效果不明显，产酸结束时，VFAs换算成COD后，占此时发酵液总COD的11％～14％；而接种好氧菌时，该比值可高达47.9％。同时，实验还发现：高温产酸效果比中温产酸效果好；产酸过程中糖的降解速率明显快于蛋白质；在产酸过程中，随着 VFAs的累积，碱度呈下降趋势，而在产甲烷相中，随着蛋白质等含氮有机物降解释放出氨又会使碱度略有上升。此外，产酸相的末端产物在进入产甲烷之前，仅调节pH值而不调节碱度将会导致后续产甲烷相运行的失败。
　　 通过实验结果的对比发现两相厌氧发酵能在与单相厌氧发酵COD降解相差不大的情况下缩短发酵时长，且明显提高甲烷产量。此外，通过对比还发现，两相厌氧污泥比生成量更低，且在污泥COD特性方面与单相厌氧的有差别。