紅薯淀粉廢水產(chǎn)微生物絮凝劑處理效果研究

黃志 劉雨

摘要：針對(duì)紅薯淀粉廢水產(chǎn)生量大、直接排放導(dǎo)致資源浪費(fèi)的問(wèn)題，本文開(kāi)展了釀酒酵母對(duì)紅薯淀粉廢水絮凝效果的研究，并利用紅薯淀粉廢水作為培養(yǎng)基從釀酒酵母中篩選出了高效處理紅薯淀粉廢水的微生物絮凝劑。結(jié)果表明混凝15 min，沉淀10min，COD去除率即可達(dá)到70.00%，相對(duì)釀酒酵母處理時(shí)間和處理效果均有大幅提升。

關(guān)鍵詞：釀酒酵母;扣囊復(fù)膜酵母菌;紅薯淀粉廢水

Abstract：In view of the large amount of sweet potato starch wastewater and the waste of resources caused by direct discharge，the flocculation effect of saccharomyces cerevisiae on sweet potato starch wastewater was studied in this paper，and using sweet potato starch wastewater as the medium，a microbial flocculant was screened out from saccharomyces cerevisiae for the efficient treatment of sweet potato starch wastewater.The results showed that the COD removal rate could reach 70.00% after 15 min of coagulation and 10min of precipitation，which was significantly improved compared with the treatment time and effect of saccharomyces cerevisiae.

Key words：saccharomyces cerevisiae;Saccharomycopsis fibuligera;sweet potato starch wastewate

紅薯又名甘薯，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量淀粉、Vc、Vb1、Vb2、Ve、胡蘿卜素、食用纖維、氨基酸等多種物質(zhì)[1]，具有防癌、抗癌作用。我國(guó)是世界第一大紅薯種植國(guó)家，紅薯種植面積占世界紅薯種植面積的80%[2]。由于需求量的持續(xù)增加，近年來(lái)我國(guó)紅薯淀粉產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但紅薯淀粉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水，據(jù)統(tǒng)計(jì)每加工1噸紅薯約產(chǎn)生5噸的淀粉廢水[3]。紅薯淀粉廢水中主要含有機(jī)化合物，如糖類(lèi)和蛋白質(zhì)及大量的不溶物（如淀粉微粒、細(xì)胞、根纖維及葉子等），CODCr、氨氮、SS分別高達(dá)10000mg/L、100mg/L、3000mg/L[4]。微生物絮凝劑（ Microbial flocculant，MBF） 主要是微生物菌體或其代謝產(chǎn)物[5]，相比于傳統(tǒng)化學(xué)絮凝劑，具有安全性高、絮凝效果好等特點(diǎn)。

高濃度紅薯淀粉廢水直接排放將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。而目前紅薯淀粉廢水的處理方法主要有厭氧-好氧法、氣浮法[6]、磁絮凝法[7]、殼聚糖生物絮凝法[8]等，這些傳統(tǒng)化學(xué)、物理、生化方法處理成本過(guò)高，研發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的紅薯淀粉廢水微生物絮凝處理技術(shù)，可以大大降低淀粉廢水COD、氨氮和SS的濃度，為后續(xù)處理減輕負(fù)擔(dān)，也為開(kāi)展淀粉廢水中蛋白等有用組分的資源化利用提供安全保障。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備如下：便攜式pH計(jì)（pH-430）高壓蒸汽滅菌鍋（V-55）光學(xué)顯微鏡（CX41）恒溫培養(yǎng)箱（THZ-98C）COD 快速檢測(cè)儀（DEB200）電子分析天平（AE-224C）紫外分光光度計(jì)（T9CS）六聯(lián)攪拌器（JJ-4）等。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料：

培養(yǎng)基：紅薯淀粉廢水（COD：約10000mg/L），加入2%瓊脂粉，pH調(diào)至7.5，115℃滅菌備用。

釀酒酵母：又名“小麯子”，購(gòu)自安徽省阜陽(yáng)市米酒作坊制作的一種傳統(tǒng)的釀酒酵母菌。

紅薯淀粉廢水：取自潁上縣凱旋食品有限公司實(shí)際紅薯淀粉生產(chǎn)廢水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）釀酒酵母對(duì)紅薯淀粉廢水絮凝效果研究

取10g釀酒酵母，加入290ml超純水，在30℃下攪拌5分鐘，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%的溶液。搖床100r/min ，30℃，活化40小時(shí)后，取上述釀酒酵母菌液5ml加入200mL紅薯淀粉廢水，于30℃混凝并沉淀，每半小時(shí)測(cè)量一次COD。

（2）高效微生物絮凝劑篩選

初篩：將上述釀酒酵母菌液分別按10-2、10-4、10-6、10-8梯度稀釋?zhuān)謩e吸取0.1ml，涂布于上述紅薯淀粉廢水制成的培養(yǎng)基平板，30℃培養(yǎng)48h，形成清晰菌落。

復(fù)篩：挑取單菌落于培養(yǎng)基進(jìn)行平板劃線復(fù)篩純化菌株，30℃培養(yǎng)48h。選擇菌生長(zhǎng)快、菌落大典型繼續(xù)純化，每個(gè)分離物經(jīng)兩次劃線，結(jié)合鏡檢保持菌株的純度。

堅(jiān)定：通過(guò)菌落形態(tài)、掃描電鏡照片結(jié)合PCR鑒定結(jié)果，鑒定菌株種屬。

（3）高效微生物絮凝劑處理紅薯淀粉廢水實(shí)驗(yàn)研究

選取上述篩選的高效微生物絮凝劑菌株進(jìn)行液體培養(yǎng)，離心除去細(xì)胞（6000 rpm，20 min），得到的上清液按照1.0%的體積比加入紅薯淀粉廢水，混凝15分鐘，每沉淀10分鐘測(cè)量一次COD。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1釀酒酵母對(duì)紅薯淀粉廢水絮凝效果研究

從圖1可以看出釀酒酵母“小麯子”處理紅薯淀粉廢水混凝時(shí)間越長(zhǎng)、沉淀時(shí)間越長(zhǎng)，處理效果越佳。經(jīng)過(guò)混凝120min、沉淀120min，COD去除率可達(dá)可達(dá)51.4%，COD由原本的10000mg/L左右降至2000mg/L以?xún)?nèi)，說(shuō)明釀酒酵母“小麯子”對(duì)紅薯淀粉廢水具有較好的去除效果。

2.2高效微生物絮凝劑篩選

經(jīng)初篩和復(fù)篩，得到1株釀酒酵母菌株，經(jīng)PCR菌株鑒定為扣囊復(fù)膜酵母菌 Saccharomycopsis fibuligera，是典型的釀酒酵母之一。將篩選出的菌株采用傳代培養(yǎng)保藏法和冷凍干燥保藏法進(jìn)行保藏。將所獲得的扣囊復(fù)膜酵母菌進(jìn)行掃描電鏡拍照，掃描電鏡照片顯示為典型的釀酒酵母形態(tài)（圖2）。

2.3高效微生物絮凝劑處理紅薯淀粉廢水實(shí)驗(yàn)研究

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，利用紅薯淀粉廢水培養(yǎng)基從釀酒酵母“小麯子”中篩選出的扣囊復(fù)膜酵母菌菌劑上清液對(duì)紅薯淀粉廢水絮凝效果明顯，混凝15 min，沉淀10min，COD去除率即可達(dá)到70.00%，COD由17500mg/L降至5250mg/L，處理時(shí)間和處理效果相較釀酒酵母“小麯子”均有大幅提升?；炷恋砗笥忻黠@的沉淀物（圖4）。

3結(jié)論

（1）研究了釀酒酵母“小麯子”處理紅薯淀粉廢水，混凝120min、沉淀120min，COD去除率可達(dá)可達(dá)51.4%。

（2）利用紅薯淀粉廢水作為培養(yǎng)基，從釀酒酵母“小麯子”中篩選出了扣囊復(fù)膜酵母菌 Saccharomycopsis fibuligera。

（3）研究了篩選出的扣囊復(fù)膜酵母菌絮凝劑處理紅薯淀粉廢水，混凝15 min，沉淀10min，COD去除率即可達(dá)到70.00%，處理時(shí)間和處理效果大幅提升，效果明顯。試驗(yàn)數(shù)據(jù)可為扣囊復(fù)膜酵母菌絮凝劑處理紅薯淀粉廢水提供基礎(chǔ)參數(shù)和技術(shù)支持。

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作者簡(jiǎn)介：黃志（1987-），男，安徽安慶，博士（在讀），工程師，水污染防治、微生物資源化利用;

基金資助：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)“沙潁河中下游農(nóng)業(yè)面源污染控制與水質(zhì)改善集成技術(shù)研究與綜合示范”（2015ZX07204-007）。