MF-CSTR工艺预处理酵母生产废水同时发酵产氢研究

摘要

随着酵母生产工业的迅速发展，所产生的废水对环境造成污染的问题日益突出。在国内，酵母生产废水的处理工艺的出水一般难以达标以及运行成本过高等问题，已经成为制约国内酵母生产企业发展的瓶颈。本文对酵母生产废水的预处理工艺进行了探讨，由于酵母生产废水中含有较高浓度的酵母菌，直接对其进行厌氧发酵产氢会因酵母菌的竞争繁殖而受到抑制作用，因此考虑将酵母生产废水进行膜过滤预处理出去酵母菌，所得微滤膜过滤出水进行厌氧发酵产氢，而对所得的浓缩液进行蛋白质回收，从而实现对酵母废水的资源化及能源化的处理。
　　实验采用聚偏氟乙烯膜组件进行酵母废水的过滤实验，其孔径为0.2μm，采用恒通量进出水的方式进行实验。通过镜检的方法检测膜过滤前后酵母菌的截留情况。发现酵母菌未能通过膜组件，表明膜组件能够有效的截留酵母菌，这为过滤液进入厌氧反应器提供了有利的条件。
　　膜过滤实验过程中，控制蠕动泵转速保证膜通量维持在45.86L·m-2·h-1时，研究曝气量对跨膜压差的影响，从而获取最佳曝气量。研究发现曝气量维持在0.15m3·h-1时，能够有效的抑制膜污染，延长膜的使用时间。为延长膜的使用寿命，需要定期对膜进行反冲洗以及化学清洗。对一周期内膜反应器内的SS浓度以及组分分析，得知蛋白质浓度可达8.5g·L-1，对浓缩液中蛋白质回收成本及出售效益核算，计算结果表明一个日产为1000m3废水的酵母生产工厂，每日的收益可达1090元，证实对酵母废水浓缩液蛋白回收的经济可行性。
　　采用间歇实验研究酵母生产废水直接厌氧发酵和微滤膜出水发酵产氢性能，发现pH为5.00时，过滤组获得较高的氢气百分含量49.69％，比不过滤组所得氢气百分含量高20.34%；比产氢速率最高达到5.20mL·mg-1COD，比酵母生产废水直接发酵所获得的比产氢速率高1.71mL·mg-1COD。
　　采用CSTR连续流反应器对酵母生产废水的微滤膜出水进行发酵产氢的研究。通过对HRT以及OLR运行参数的调节以实现CSTR厌氧发酵产氢的最高效益。CSTR运行调控HRT为8h，OLR为24kgCOD·m-3·d-1时，系统可以得到最大的产氢速率为13.2L·d-1。
　　通过对本实验的研究表明，MF-CSTR工艺预处理酵母生产废水能够在有效处理酵母生产废水的同时，实现对酵母蛋白的资源化回收以及对氢能的能源化回收与利用，从而为酵母生产废水的处理及资源化利用提供一定的理论基础。