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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng):
添加全細(xì)胞脂肪酶制劑的活性污泥法處理餐飲廢水研究
小類(lèi):
能源化工
簡(jiǎn)介:
本研究首次將經(jīng)過(guò)細(xì)胞表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的高活性解脂耶氏酵母全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑直接投于活性污泥中,處理餐飲廢水,省去了脂肪酶應(yīng)用于污水處理的添加預(yù)處理工藝、酶的分離純化和固定化等過(guò)程。工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、成本低廉、便于推廣使用,實(shí)用性強(qiáng),并且使用的全細(xì)胞脂肪酶制劑同時(shí)具有脂肪酶的高效性和產(chǎn)脂肪酶微生物應(yīng)用的便捷性,最適反應(yīng)溫度接近室溫、最適反應(yīng)pH范圍寬、作用底物廣泛、油脂和COD去除率高。
詳細(xì)介紹:
本研究首次將經(jīng)過(guò)細(xì)胞表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的高活性解脂耶氏酵母全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑直接用于活性污泥中,用于處理餐飲廢水。這不僅省去了脂肪酶應(yīng)用于污水處理的添加預(yù)處理工藝、酶的分離純化和固定化等過(guò)程,工藝簡(jiǎn)單、具有穩(wěn)定性高、成本低廉、便于推廣使用,實(shí)用性強(qiáng),并且使用的全細(xì)胞脂肪酶制劑同時(shí)具有脂肪酶的高效性和產(chǎn)脂肪酶微生物應(yīng)用的便捷性,最適反應(yīng)溫度接近室溫、最適反應(yīng)pH范圍寬、作用底物廣泛、油脂和COD去除率高以及穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。此外,將生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于活性污泥中微生物的改造,使現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)服務(wù)于污水處理工程,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)與污水處理工程有機(jī)結(jié)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),有望大幅度提高污水處理效率,降低處理成本,同時(shí)也符合國(guó)家“節(jié)能減排、科學(xué)發(fā)展”和構(gòu)建“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針,具有重要的實(shí)際意義。

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  • 添加全細(xì)胞脂肪酶制劑的活性污泥法處理餐飲廢水研究

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

本研究將經(jīng)過(guò)細(xì)胞表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的高活性解脂耶氏酵母全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑投加到活性污泥中,采用間歇式活性污泥法(SBR)處理餐飲含油脂廢水,分析油脂、化學(xué)需氧量(COD)的去除效率,評(píng)價(jià)含餐飲廢水處理效果,并初步探討餐飲廢水的高效處理工藝條件。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本研究首次將經(jīng)過(guò)細(xì)胞表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的高活性解脂耶氏酵母全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑直接用于活性污泥中處理餐飲廢水,將脂肪酶的高效性和產(chǎn)脂肪酶微生物應(yīng)用的便捷性結(jié)合,生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于活性污泥中微生物的改造,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)與污水處理工程有機(jī)結(jié)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),有望大幅度提高污水處理效率,降低處理成本。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

該全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑具有最適反應(yīng)溫度接近室溫、最適反應(yīng)pH范圍寬、作用底物廣泛、油脂和COD去除率高以及穩(wěn)定性好等特點(diǎn),便于推廣使用,實(shí)用性強(qiáng)。將其應(yīng)用于餐飲廢水的處理工藝,使現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)服務(wù)于污水處理工程,有利于降低污水處理的能耗、提高污水處理的效率,符合國(guó)家“節(jié)能減排、科學(xué)發(fā)展”和構(gòu)建“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針,具有重要的實(shí)際意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

本研究將通過(guò)表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的解脂耶氏酵母全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑投加到活性污泥中,采用SBR反應(yīng)器,進(jìn)行了餐飲廢水處理實(shí)驗(yàn)研究。以溫度、pH、投加菌種量以及廢水油脂濃度為控制因子,進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn),探討了添加酶制劑后油脂和COD的去除效果、工藝的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著馴化時(shí)間的延續(xù),絮凝時(shí)間縮短,沉降性能良好,污泥沉降比(SV)基本在40%以內(nèi),污泥容積指數(shù)(SVI)值在40-65之間,污泥濃度(MLSS)最高可達(dá)1300mg/L。添加了酶制劑后,油脂和COD的去除率明顯高于酶制劑對(duì)照組和空白對(duì)照組,且工藝達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間明顯縮短。其中,pH和溫度是影響油脂和COD去除率的關(guān)鍵因子。在溫度為25℃,pH為7-8,進(jìn)水油脂濃度為6000mg/L,投加的菌種量為300ml(菌懸液)/1000ml(廢水)的工藝條件下,油脂和COD的去除率分別能達(dá)到91.67%和90.67%??芍?,將全細(xì)胞脂肪酶制劑投加到活性污泥系統(tǒng)中能處理較高濃度的餐飲廢水,廢水的油脂和COD去除率高。

獲獎(jiǎng)情況

1. Construction of a whole-cell catalyst displaying a fungal lipase for effective treatment of oily wastewaters,2011,《Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic》(已接收,將于2011年6月刊出); 2.武漢市高校食堂含油廢水調(diào)查與水質(zhì)研究,2011,《湖北大學(xué)學(xué)報(bào)》(審稿中); 3.團(tuán)隊(duì)于2010年7月參與了“武漢高校食堂油脂廢水調(diào)查”的暑期實(shí)踐,并獲得“2010年湖北省暑期社會(huì)實(shí)踐優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)”的稱(chēng)號(hào),2010 年10月13日武漢晨報(bào)A28版、2010年12月29日中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道; 4.團(tuán)隊(duì)全體成員均獲得湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院2010年年度創(chuàng)新工作先進(jìn)個(gè)人稱(chēng)號(hào)。此外,王蕊、羅培元和鄭惠川還獲得2010年湖北大學(xué)創(chuàng)新工作先進(jìn)個(gè)人稱(chēng)號(hào)。

鑒定結(jié)果

本研究成果屬實(shí),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]呂文洲,劉英,朱建林.PCR-DGGE用于油脂廢水處理系統(tǒng)中酵母菌群落結(jié)構(gòu)解析.微生物學(xué)通報(bào),2008,35(8):1198-1202. [2]劉以珍,葛剛,吳蘭.固定化解脂耶氏酵母間歇式處理油脂廢水研究.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010,4(3):616-620. [3]韓德軍,潘麗梅.餐飲廢水的微生物降解技術(shù)初步研究.東北師大學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,4l(2):182-185. [4]游偲,朱琳,張艷等.含油廢水中一株高效油脂降解菌的篩選和鑒定.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2010,19(6):1378-1382. [5]Jeganathan J,Bassi A,Nakhla G.Pre-treatment of high oil and greas- epet food industrial wastewaters using immobilized lipase hydrol- yzation.J Hazard Mater,2006,137(1):121-128. [6]J.Jeganathan,G.Nakhla,A.Bassi,Long-term performance of highra- teanaerobic reactors for the treatment of oily waste water, Enviro- n.Sci.Technol. 2006, (40):6466-6472. [7]Jeganathan J,Nakhla G,Bassi A.Hydrolytic pretreatment of oily wa- stewater by immobilized lipase.J Hazard Mater,2007,145(1-2):127 -135. [8]Pendashteh AR,Fakhru'l-Razi A,Chuah TG,Radiah AB,Madaeni SS,Zurina ZA. Biological treatment of produced water in a seque- ncing batch reactor by a consortium of isolated halophilic micror- ganisms.EnvironTechnol,2010,31 (11):1229-1239.

同類(lèi)課題研究水平概述

脂肪酶應(yīng)用于廢水處理的方面,目前主要集中在降解、轉(zhuǎn)化油脂的產(chǎn)脂肪酶微生物分離鑒定、酶學(xué)性質(zhì)及固定化脂肪酶應(yīng)用的研究。實(shí)驗(yàn)證明,利用活性污泥馴化方法難以實(shí)現(xiàn)餐飲廢水中油脂的高效降解,而目前最有效的方法是對(duì)具有油脂降解的微生物菌株進(jìn)行分離、篩選,然后快速培養(yǎng)增殖以便進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。U.J.J.I-Jah等研究發(fā)現(xiàn)某些酵母菌比細(xì)菌有更高的油脂去除率。呂文州等利用酵母菌-SBR法處理油脂堿煉廢水,油脂去除率能夠達(dá)到90%以上。吳蘭等利用解脂耶氏酵母酶處理含油廢水,當(dāng)溫度在25℃,pH為6,處理時(shí)間在50h,搖床轉(zhuǎn)速200r/min時(shí),可處理油脂的最大負(fù)荷為5000mg/L。利用解脂耶氏酵母酶菌懸液處理含油廢水時(shí),油脂去除率隨油脂濃度的上升而下降,進(jìn)水油脂濃度在2000mg/L-5000mg/L之間時(shí),去除率在75%-30%之間??梢?jiàn),將相應(yīng)微生物直接加入活性污泥中,可以省去添加設(shè)備和增加工藝流程的負(fù)擔(dān),但由于其脂肪酶活性低,酶學(xué)性質(zhì)不佳等原因,油脂去除效率低,污水處理周期延長(zhǎng)。若要縮短處理周期,提高去除效率,則需要投加大量的脂肪酶,這將導(dǎo)致處理成本的大幅上升。 固定化脂肪酶也可用于餐飲廢水處理中,具體為,餐飲廢水經(jīng)固定化脂肪酶預(yù)處理后再進(jìn)入活性污泥處理工藝,以有效地除去廢水中的油脂。加拿大的Jeganathan J等利用固定化假絲酵母脂肪酶,對(duì)寵物飼料工業(yè)產(chǎn)生的高濃度油脂污水進(jìn)行處理,3天時(shí)間可以除去約50%的油脂。趙亞乾等采用聚乙烯醇加少量海藻酸鈉的方法對(duì)具有較高降解能力的優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行包埋固定,用于餐飲廢水的處理,與未固定的菌相比固定化后的菌株對(duì)油脂廢水的耐受性明顯增加,處理效率明顯提高。但是,在污水進(jìn)行活性污泥法處理前利用脂肪酶對(duì)油脂廢水進(jìn)行預(yù)處理,不僅需要額外添加相應(yīng)的設(shè)備,增加了污水處理的工藝流程,而且所用的脂肪酶必須經(jīng)過(guò)固定化以改善其酶學(xué)性質(zhì),這些必然使得污水處理的成本大大增加。 本研究將通過(guò)表面展示技術(shù)構(gòu)建得到的水解活性高、酶學(xué)性質(zhì)適合于含油污水處理(最適反應(yīng)溫度接近室溫、最適反應(yīng)pH范圍寬、作用底物廣泛、穩(wěn)定性好等)的全細(xì)胞脂肪酶(菌)制劑,以產(chǎn)脂肪微生物的形式投加到活性污泥中,處理餐飲廢水,使活性污泥法處理含油廢水的效率得到極大提高。實(shí)現(xiàn)了高效脂肪酶與產(chǎn)脂肪酶微生物的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),同時(shí)具有產(chǎn)脂肪微生物應(yīng)用的便攜性和脂肪酶應(yīng)用的高效性。
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