توسعه پالايشگاه زيستي پساب كارخانه هاي تخمير ملاس و آب پنير با استفاده از قارچ هاي رشته اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

دكتري

پساب هاي برجاي مانده از صنايع غذايي و تخميري چالش هاي زيست محيطي بسياري را در پي دارند. كارخانه هاي توليد اتانول و خميرمايه معمولا از ملاس به عنوان خوراك استفاده و حجم عظيمي از پساب تيره رنگ، اسيدي و بدبو با COD بسيار بالا توليد مي كنند، كه ويناس ناميده مي شود. در كارخانه هاي لبنيات نيز در فرآيند توليد پنير سالانه ده ها ميليون تن آب پنير با بار آلي بالا برجاي مي ماند. بخش قابل توجهي از اين پساب ها بدون استفاده است و تصفيه آن ها هزينه هاي سنگيني را بر صنايع تحميل مي كند. هدف اين پژوهش، اجراي يك پالايشگاه زيستي نوآورانه دو يا سه مرحله اي است كه از پساب به عنوان خوراك استفاده و ضمن حذف COD، مقادير قابل توجهي زيست توده قارچي غني از پروتئين و همچنين بيوگاز توليد مي كند. آزمايشات انجام شده در اين پژوهش به چهار بخش مجزا تقسيم شدند. 1- بخش اول: پالايشگاه زيستي با محوريت چهار سويه از قارچ هاي رشته اي، بر روي پساب خميرمايه انجام گرفت. در مرحله اول قارچ هاي موكور اينديكوس، موكور هيماليس، نئورسپورا اينترمديا و آسپرژيلوس اورايزه بر روي پساب خميرمايه كشت داده شد و آسپرژيلوس اورايزه با بازده توليد زيست توده 13/5 گرم بر ليتر بهترين عملكرد را داشت. در مرحله دوم نيز هضم بي هوازي بر روي مايع خروجي كشت قارچي انجام گرفت. در مجموع در بهترين حالت به ازاي يك مترمكعب پساب خميرمايه، 13/5 كيلوگرم زيست توده قارچ آسپرژيلوس اورايزه حاوي 8/43% پروتئين خام و 42/1 مترمكعب متان توليد شد. علاوه براين با استفاده از اين فرآيند دومرحله اي، COD پساب خميرمايه نيز با كاهش 7/58 درصدي از 1/29 به 0/12 گرم بر ليتر رسيد. 2- بخش دوم: پالايشگاه زيستي با محوريت قارچ نئورسپورا اينترمديا بر روي پساب كارخانه الكل (ويناس) و آب پنير انجام شد. در مرحله ي اول، شرايط كشت نئورسپورا اينترمديا (pH، نسبت ويناس به آب پنير، زمان كشت، افزودن منبع فسفر و نيتروژن) بر روي مخلوط آب پنير و ويناس بهينه سازي شد. در بهترين حالت (زمان كشت 96 ساعت، pH برابر با 5/6، نسبت ويناس به آب پنير 75:25 و افزودن منبع نيتروژني)، بازده توليد زيست توده معادل 0/12 گرم بر ليتر حاصل شد. خروجي كشت قارچي نيز براي توليد بيوگاز استفاده شد. در مجموع به ازاي يك مترمكعب از مخلوط ويناس و آب پنير، 0/12 كيلوگرم زيست¬توده حاوي 0/45 درصد پروتئين و 3/10 مترمكعب متان توليد شد و ميزان COD پساب نيز 3/93 درصد كاهش يافت. 3- بخش سوم: شرايط كشت موكور اينديكوس بر روي ويناس با استفاده از مدل باكس-بنكن بهينه سازي شد. بهترين بازده توليد زيست توده 85/7 گرم بر ليتر بود. كيتوزان موجود در ديواره سلولي قارچ استخراج شد و به ازاي هر گرم زيست توده، 104/0 گرم كيتوزان بدست آمد. به طور كلي از يك مترمكعب ويناس 82/0 كيلوگرم كيتوزان و 2/8 مترمكعب متان توليد شد و ميزان COD پساب نيز 0/92 درصدكاهش يافت. 4- بخش چهارم: پالايشگاه زيستي سه مرحله اي با محوريت قارچ آسپرژيلوس اورايزه بر روي مخلوط ويناس و آب پنير اجرا شد. همانند بخش دوم، ابتدا شرايط كشت آسپرژيلوس اورايزه بر روي ويناس و آب پنير بهينه سازي شد. در شرايط كشت بهينه براي آسپرژيلوس اورايزه، 7/15 گرم بر ليتر زيست توده قارچي توليد شد. در مرحله دوم اين فرآيند، نئورسپورا اينترمديا بر روي خروجي كشت آسپرژيلوس اورايزه كشت شد و بازده توليد زيست توده 56/2 گرم بر ليتر بدست آمد. در مرحله ي سوم نيز از خروجي كشت قارچي در مرحله دوم، براي توليد متان استفاده شد. در مجموع از يك متر مكعب مخلوط ويناس و آب پنير، 75/17 كيلوگرم زيست توده شامل 51/9 كيلوگرم پروتئين و 84/0 كيلوگرم چربي و هم چنين 0/5 مترمكعب متان توليد شد. در اين فرآيند سه مرحله اي 5/96 درصد از COD پساب نيز حذف شد. زيست توده توليد شده در بخش هاي اول، دوم و چهارم از نظر پروفايل اسيدهاي آمينه و اسيدهاي چرب آناليز شدند تا امكان جايگزيني زيست توده قارچي با منابع متدوال پروتئيني در خوراك آبزيان يعني كنجاله سويا و پودر ماهي بررسي گردد. به طور كلي اجراي پالايشگاه زيستي با محوريت قارچ هاي رشته اي، ضمن توليد محصولات ارزشمند، به طور قابل توجهي منجر به كاهش آلايندگي پساب ها شده و چالش هاي زيست محيطي ناشي از آن ها را كاهش مي دهد.

211644

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

صبيحه سليمانيان زاد، احمد حاجي نژاد، ابراهيم قاسمي، محمد هادي جزيني

محمد جعفر طاهرزاده، كيخسرو كريمي