糖蜜酒精废水生物脱色技术探索和基本问题研究

如何经济有效地脱除色素是治理广西支柱产业- - 制糖业及其相联产业废水的关键问题之一。本课题以糖蜜酒精废水的复杂色素体系为研究对象，探讨生物强化法脱色的过程强化和机理研究。研究内容包括：从分析和分离废水色素组分入手，在丰富的天然酶库中获得具有针对不同色素的高脱色效果的新的菌株；通过菌种脱色条件优化、菌群混合配伍、固定化等手段实现系统优化和过程强化，并建立包括传质作用、污染物表面吸附作用在内的细胞降解动力学模型，研究和探讨强化机理；最后构建出高效生物反应器实现生物脱色系统的连续稳定运行，从而开辟具有自主知识产权的高效糖蜜酒精废水脱色的新工艺，为解决地方优势产业的污染问题提供科学依据，并丰富相关有色污染物生物脱色及环境微生物降解过程强化的基础理论。

构建筛选模型，从土壤样品中分离获得三株对实际糖蜜酒精废水具有较好脱色效果的菌株A5P1、BP1、F12，经形态学分析和ITS序列分析分别鉴定为Aspergillusflavus A5P1, Aspergillusfumigatus BP1 Aspergillustubingensis F12。发现外加碳源对黄曲霉A5P1脱色实际废水影响较大，外加蔗糖后脱色率明显增加，菌体生长显著。从此菌株培养液中检测出漆酶（Lac）和两种胞外过氧化物酶——锰过氧化物酶（MnP）和不依赖锰的过氧化物酶（MiP）的酶活，但是水平不高，认为此三种酶作用不是主要的脱色机制。发现由各种代谢过程产生的总H2O2生成速率与脱色率基本同步，而且外加蔗糖后总H2O2生成速率增加10倍， 认为黄曲霉A5p1脱色机制是一个受产H2O2酶影响、复杂的生物降解过程。进一步推测以糖源作为底物的糖氧化酶系可能是产过氧化氢的主要酶系，对脱色过程中葡萄糖氧化酶（GOD）活力的跟踪检测发现GOD比活、脱色率和过氧化氢产量具有相关性；通过添加抑制剂或激活剂进一步证明GOD同过氧化氢生成量和脱色率之间保持着相同的变化趋势，因此认为GOD是菌株A5P1产生过氧化氢的酶系之一，同时其生成可能源于糖蜜酒精废水组成或类黑精的诱导作用。以合成类黑精为模型研究塔宾曲霉F12的脱色机理，通过测定MnP、Lac和MIP的酶活、更换培养基、添加酶抑制剂或激活剂等实验初步判断菌株F12对类黑精的脱色机理可能是菌体吸附、产H2O2、木质素氧化酶（MnP、Lac和MIP）等协同作用。固定化可提高菌体脱色或降解效率，丝瓜络固定化黄曲霉A5P1对废水的脱色率可提高至65.7%，并能在构建的反应器中无曝气下对糖蜜酒精废水进行连续脱色，稳定运行25天。