利用活性污泥生物合成聚羟基丁酸酯的研究.doc

利用活性污泥生物合成聚羟基丁酸酯的研究聚-β-羟基丁酸酯(Polyhydrobutyrate,简称PHB)是许多微生物合成的胞内碳源储藏性物质。作为一种生物可降解塑料,它不仅具有高分子材料的热塑性,还能以可再生生物资源为基本生产原料,因而倍受关注。活性污泥中的许多细菌都能累积PHB,利用污水处理过程中产生的剩余污泥合成PHB,是研究生物合成的一个新热点,也为剩余污泥资源化开辟了一条新途径。采用乙酸钠为碳源,通过好氧动态供料法在SBR反应器中对活性污泥进行驯化,富集PHB积累菌。并考察典型周期内活性污泥吸收乙酸钠、累积PHB以及活性污泥的生长情况。研究驯化后活性污泥非平衡生长和PHB积累的关系。结果表明,瞬时投加高浓度碳源,在大量碳源存在(931.5mgC/L)的情况下,活性污泥合成大分子聚合物PHB,表现为非平衡生长,其生长主要是由于储藏PHB引起的。feast阶段内乙酸钠去除94%,其中53.4%的乙酸钠被转化为PHB,活性污泥的表观增长量为880mg/L,PHB储藏量为836mg/L。为了进一步提高活性污泥中PHB含量,分别考察了溶解氧浓度、F/M(碳源浓度)、氮浓度对其累积的影响,确定最佳工艺条件。研究发现:①溶解氧浓度的提高明显加速了底物的吸收和PHB的储存,但是过高的通气量则不利于PHB的积累。适当限制空气流量有利于PHB的合成,当空气流量为80L/h(KLa为8.931/h)时,乙酸钠的PHB转化率最大,为0.76;②随着碳源浓度升高,PHB合成量也逐渐增加。当碳源浓度为800mgC/L时,即F/M比为1.7mgCL-1/mgCL-1,PHB合成量于8h达最高值1070mg/L,而碳源浓度高于800mgC/L,合成反应超过8h后,PHB的浓度不再升高;③当以缺氮为限制因子时,活性污泥生物量的增加主要是由于PHB的合成引起的,而残余生物量不增加。在缺氮条件下,PHB的最大积累量达1598mg/L,占质量分数的65.2%。