活性污泥微生物合成PHA的研究.pdf

1、聚-β-羥基烷酸（PHA）是一類由微生物在生長受限的條件下合成的儲藏性物質(zhì)。它既具有與傳統(tǒng)塑料相似的熱塑性，又具有可降解性，是理想的石化塑料替代品。目前 PHA已通過純菌發(fā)酵方式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，但由于純菌利用的底物價格昂貴，發(fā)酵設(shè)備又需滅菌處理，因此提高 PHA的生產(chǎn)成本為石化塑料的4-9倍，較高的生產(chǎn)成本阻礙了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)用于污水處理的活性污泥微生物能夠合成 PHA，且活性污泥可利用的底物種類豐富、來源廣泛，培養(yǎng)設(shè)備不需

2、滅菌，因此利用活性污泥生產(chǎn) PHA越來越多地受到人們的關(guān)注，并成為研究的熱點(diǎn)。
　　本課題主要針對活性污泥馴化培養(yǎng)和 PHA生產(chǎn)兩個階段進(jìn)行研究。首先在活性污泥的馴化階段，比較了兩種不同培養(yǎng)方式的馴化效果，確定較優(yōu)方式，并在較優(yōu)方式的培養(yǎng)下考察了碳源組成對馴化效果的影響。然后在 PHA生產(chǎn)階段，分別對比了利用三種碳源組成配水培養(yǎng)時不同氮、磷供給方式對 PHA生產(chǎn)的影響，確定了較優(yōu)方式，并進(jìn)一步在較優(yōu)供給方式培養(yǎng)下考察了碳源組成對P

3、HA生產(chǎn)的影響。在對群落結(jié)構(gòu)的研究中，采用16Sr DNA文庫與 T-RFLP技術(shù)對活性污泥中細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定和分析。
　　研究結(jié)果表明，針對活性污泥馴化階段，本研究在單階段馴化模式的基礎(chǔ)上提出了雙階段馴化模式，通過對比馴化效果發(fā)現(xiàn)雙階段模式更適于培養(yǎng)高PHA合成能力的活性污泥。雙階段模式下乙酸的利用速率比單階段模式提高了210％，污泥濃度增加了125%，PHA含量能在更短的時間內(nèi)達(dá)到峰值。進(jìn)水碳源組成不同導(dǎo)致馴化效果不同：

4、進(jìn)水乙酸鈉濃度為20mM/L、丙酸鈉濃度為10mM/L時，活性污泥合成 PHA能力最強(qiáng)，PHA合成量為0.48g PHA/g碳源。針對 PHA生產(chǎn)階段，對直接降低氮、磷供給的方式進(jìn)行改進(jìn)，提出了逐漸降低氮、磷供給的方式；對比兩種方式促進(jìn) PHA積累的效果發(fā)現(xiàn)，逐漸降低方式的效果更顯著，PHA含量提高到污泥干重的38.00%，而直接降低方式下最高 PHA含量僅為12.02%。只利用乙酸鈉為碳源生產(chǎn)的 PHA中 HV單體含量可達(dá)45.51%

5、，這一結(jié)果較之前的報道有很大程度的提高；HV單體含量隨進(jìn)水中丙酸鈉濃度的升高而增加，只利用丙酸鈉為碳源時 PHA中 HV單體含量最高，占多聚物總量的81.50%。通過微生物群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，合成 PHA活性污泥中的細(xì)菌大部分屬于α-變形細(xì)菌綱，主要包括 Alpha proteobacterium，Meganema perideroedes，Paracoccus sp.和 Rhodobacteraceae bacterium等。隨進(jìn)水丙酸