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利用餐厨垃圾生产乳酸和富马酸的探索研究

林卫营  
【摘要】:餐厨垃圾是人们在日常生活饮食过程中所产生的餐饮废弃物以及烹调过程中丢弃的食物原料,含水量较高,并且极易腐烂,产生异味,滋生蚊虫,从而产生一系列环境卫生问题。目前,随着经济的迅猛发展和人们生活生平的极大提高,餐厨垃圾的产生量正急剧增加,在一些大中型城市,餐厨垃圾的人均产生量已达到1kg/d。面对如此庞大的餐厨垃圾产生量,寻求简单、环保、有效的处理途径正成为人们研究的重点。由于餐厨垃圾本身的一些性质并不适合于传统的生活垃圾处理方法,因此,一些新兴的处理方法正渐渐地被加以研究应用。例如厌氧发酵产甲烷、生物质制氢、发酵生产乳酸等。本文选取了生物降解餐厨垃圾实现资源化的两个方向-利用餐厨垃圾发酵生产乳酸、利用餐厨垃圾发酵生产富马酸,进行了一些初步的探索研究,具体内容及实验结果包括: 1.以北京化工大学食堂餐厨垃圾为原料,测定分析了一日三餐及一年四季餐厨垃圾中成分的变化,结果显示,三餐及四季中餐厨垃圾成分没有呈现规律的变化,但VS/TS维持在稳定的范围,都在88%以上,五大有机组分在餐厨垃圾干物质中总含量也都在70%以上,特别是淀粉,其含量可达到35%以上,因此表明,餐厨垃圾具有较强的可降解潜力,是一种理想的淀粉质原料。 2.从餐厨垃圾中成功筛选到了一株能利用淀粉生产乳酸的菌株,并进一步通过生理生化实验及16s rDNA鉴定,确定菌株LL-6为马肠链球菌(Streptococcus equinus)。然后利用菌株LL-6分别采用开放式发酵和封闭式发酵的方法处理餐厨垃圾生产乳酸,经过优化,乳酸产量最高分别可达到29g/L和26g/L,产率分别达到0.36(g/g干垃圾)和0.33(g/g干垃圾)。比不接种菌株开放式发酵餐厨垃圾乳酸产量分别提高20.83%和9.8%。 然后利用实验室保存菌株鼠李糖乳杆菌,分别采用开放式发酵和同步糖化法处理餐厨垃圾生产乳酸,经过优化,乳酸产量最高分别可达到32g/L和38g/L,产率分别达到0.41(g/g干垃圾)和0.47(g/g干垃圾)。比不接种菌株开放式发酵餐厨垃圾乳酸产量分别提高33.33%和58.33%。 3.通过对实验室保存的少根根霉RH-0713进行单因素实验,分别探索了餐厨垃圾(湿重)含量、接种量、碳酸钙添加量和装液量对降解餐厨垃圾生产富马酸的影响,并通过正交实验设计,确定了降解餐厨垃圾生产富马酸的最佳条件。实验结果分析发现:当餐厨垃圾(湿重)含量为30g:50mL,接种量15%,碳酸钙添加量4%,装液量50mL时,发酵液中富马酸积累的最高浓度可达到12.47g/L,其富马酸产率可达0.12(g/g干垃圾)。


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