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糖廠濾泥凈化方法

更新時間:2014-10-11 10:04 來源:環(huán)境工程學報 作者: 閱讀:3432 網(wǎng)友評論0

摘要:為凈化糖廠濾泥,使其得到更好的資源化利用,研究pH、時間、溫度、轉速和接種量對霉菌凈化糖廠濾泥效果的影響。在單因素基礎之上,選取溫度、pH和接種量為自變量,耗糖量為響應值,采用響應面優(yōu)化法優(yōu)化霉菌凈化糖廠濾泥的條件。利用Box-Behnken設計和方差分析,研究各自變量及其交互作用對耗糖量的影響,模擬得到二次多項式回歸方程的預測模型。  

結果表明,溫度30℃,pH為8,接種量為6%為最佳優(yōu)化條件,在此條件下,耗糖量的實際值為1040mg/20g濾泥,理論值為1061.39mg/20g濾泥,兩者的相對誤差為1.97%。二次響應曲面方差分析結果表明,回歸模型達到顯著性水平,在研究區(qū)域內(nèi)擬合較好,模型的精密度、可信度和精確度均在可行范圍內(nèi)。說明響應面法優(yōu)化霉菌凈化糖廠濾泥的條件切實可行。  

濾泥是糖廠的大宗廢物,堆積如山,易造成嚴重的粉塵污染和環(huán)境惡化。若不進行綜合處理而直接排入江河,必然會引起水體生物需氧量過大、懸浮物負荷大幅度增加等問題,導致水體污染甚至河道淤塞,加劇洪水災害。濾泥中含有有機物質(zhì),極易發(fā)霉、發(fā)臭,甚至污染空氣。干濾泥中的碳酸鈣含量可達80%,且濾泥中碳酸鈣粒度較細,可以省去開采、破碎等各項費用,所以濾泥中的碳酸鈣若能得到充分利用,將會大大降低制品成本使濾泥變廢為寶。但濾泥中含有一定比例的有機物,不能直接對其利用。因此,研究如何凈化糖廠濾泥意義重大。  

霉菌的生命力頑強,生命周期一般分為芽孢的產(chǎn)生、萌芽期、菌絲長成期和繁殖期4個階段。霉菌的芽孢壁厚且致密,具有極強的抗逆性,在極其不利的環(huán)境中仍能存活,因此,利用霉菌凈化糖廠濾泥具有可行性。  

本實驗利用已篩選出的2株未知霉菌凈化糖廠濾泥,應用響應面法對其凈化條件進行優(yōu)化,用響應面法凈化糖廠濾泥的方法還未見文獻報道。  

Box-Behnken設計是一種最常用的尋找多因素系統(tǒng)中優(yōu)化條件的響應面法,旨在提高霉菌對糖廠濾泥的凈化效果。并為甜菜糖廠濾泥的資源化利用提供依據(jù)。  

1實驗部分  

1.1實驗材料  

1.1.1濾泥樣品  

取自內(nèi)蒙赤峰市林西嶺山糖業(yè)有限責任公司。  

1.1.2供試菌種I和II  

從供試濾泥中篩選而得。  

1.1.3培養(yǎng)基  

取20g絕干的供試濾泥,加入30ml水混合均勻,放入100ml三角瓶中。  

1.1.4主要儀器和試劑  

UV-2000型紫外可見分光光度計:龍尼柯(上海)儀器有限公司;微量凱氏定氮儀:上海分析儀器廠;電熱鼓風干燥箱2上海一恒科學儀器有限公司;JAPAN日立180-80塞曼原子吸收光譜儀:日本日立公司;血球計數(shù)板2上海安信光學儀器制造有限公司;分子篩:上海恒業(yè)集團。  

濃硫酸、苯酚、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、2%硼酸、氫氧化鈉、0.1%甲基紅乙醇溶液、0.1%溴甲酚綠乙醇溶液:均為分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司。  

1.2實驗方法  

1.2.1總糖含量的測定  

采用苯酚硫酸法測定糖廠濾泥中的總糖含量。  

1.2.2總氮含量的測定  

采用凱氏定氮法和考馬斯亮藍法測糖廠濾泥中的總氮含量。  

1.2.3金屬元素的測定  

采用原子吸收光譜法測濾泥中的金屬元素。  

1.2.42種供試菌復合比例的選擇  

由于濾泥成分復雜,單一菌體對濾泥的凈化不能達到很好的效果,所以對兩種菌進行復合使用。通過對大量預實驗的結果分析,確定供試菌種的復合比例范圍,同時考慮到實際操作的可行性,并降低實驗誤差。本實驗考慮菌I和II菌,的復合比例為1:4、2:3、1:1、3:2、4:1。  

1.2.5單因素實驗設計  

在其他條件不變的條件下,分別從培養(yǎng)基的PH、搖床轉速、菌體接種量、溫度等進行單因素實驗,然后用分子篩將菌體盡量過濾掉,再以20g濾泥中菌體的耗糖量和耗蛋白量為實驗指標,選出對凈化效果影響較顯著的實驗因素。  

1.2.6響應面法實驗設計  

在單因素實驗結果基礎上,以溫度(X1)、PH(X2)與接種量(X3)為考察因素,以耗糖量作為響應值(Y),進行響應面優(yōu)化實驗,確定霉菌凈化糖廠濾泥的最佳條件。因素及水平見表1。  

詳情請點擊下載附件:糖廠濾泥凈化方法

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