柠檬酸-沼气双发酵耦联系统中钠离子影响机制的探究及其去除

为解决柠檬酸发酵过程中产生的废水问题,提出了柠檬酸-沼气双发酵耦联系统。在该系统中,柠檬酸发酵废水经中温厌氧消化和水资源化处理后作为配料水回用于下一批次柠檬酸发酵,从而实现废水零排放。厌氧消化出水中的主要抑制物质是Na~+,在回用过程中其质量浓度最高达到1 000 mg/L,会严重抑制柠檬酸发酵。采用电渗析法对厌氧消化出水中的高浓度Na~+进行去除,循环回用10批后,平均柠檬酸产量为142.4±2.1 g/L,达到去离子水发酵水平(141.5 g/L)。1 000 mg/L Na~+会造成柠檬酸发酵前期培养基pH快速下降,黑曲霉细胞分泌的糖化酶和异麦芽糖酶活力降低,部分糊精和异麦芽糖不能有效水解,柠檬酸产量显著下降。在柠檬酸发酵开始时添加18 g/L CaCO_3可以延缓发酵初期培养基pH的下降速率,促进部分糊精和异麦芽糖的水解,从而使可利用糖浓度增加,减轻高浓度Na~+对柠檬酸发酵的抑制作用。但是,CaCO_3会造成发酵前期培养基pH较高,副产物草酸大量积累,柠檬酸产量为139.2 g/L,仍低于去离子水发酵水平。

Exploration of effect of sodium ions on citric acid fermentation with integrated citric acid-methane fermentation systemand its removal