活性污泥微生物驯化合成聚羟基脂肪酸酯

作     者：宋冬雪 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李强

授予年度：2015年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：活性污泥 驯化 环氧丙烷皂化废水 聚羟基脂肪酸酯 生态学分析 

摘      要：聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种有广阔前景的生物可降解塑料,在“白色污染日益加剧和废水处理成本不断提高的今天,研究利用活性污泥和废水生产PHA,具有非常重要的现实意义和研究价值。本文利用环氧丙烷皂化废水驯化活性污泥合成PHA,实验证明环氧丙烷皂化废水的活性污泥菌群能够合成PHA,并鉴定PHA主要单体为3-羟基丁酸(3HB)和3-羟基戊酸(3HV),且两者比例约为10:3。但发现活性污泥中的PHA成分仅占污泥干重的0.0350%,为进一步提高活性污泥产量,本文设计了通过活性污泥驯化的方法。组装驯化SBR设备,并成功运用在探究外加碳源过程中,分批小试分别添加乙酸、丙酸和丁酸为碳源,各碳源产率最大值分别为0.745g/L,0.462g/L,0.525g/L,发现添加乙酸结果最佳,选取乙酸为最终驯化的外加碳源。确定乙酸的液相检测方法,并绘制相应标准曲线。连续驯化过程周期共37天,在每个周期投加由乙酸和皂化废水配置的培养基,定期间隔取样,并在典型周期内进行连续取样。通过活性污泥微生物驯化,PHA的产率最大可达到污泥干重的23.67%,较驯化前0.0350%有较大提高。通过对典型驯化周期内各参数监测,PHA的单体成分以3HV为主,3HV:3HB比例约为19:1,较驯化前有显著提高,说明添加碳源对PHA单体组成有重要影响;同时监测典型周期内的COD、乙酸均呈下降趋势。本文通过在皂化废水中添加乙酸驯化产PHA,为利用污泥水解酸化产物合成PHA奠定了研究基础。为探究驯化使PHA产量增加的内在机制,本文进行了驯化前后污泥样本的生态学分析,发掘其中可能的PHA生产优势菌属。门水平分析,发现变形菌门在驯化前后都是活性污泥群落的优势微生物,并且该种群的比例在驯化后提高了5.73%;厚壁菌门的比例由1.90%提高到10.58%,很可能该门中的微生物与PHA合成有紧密联系。属水平分析,红杆菌属(Rhodobacteraceae)驯化后其比例增长了12.52%,占菌落总数的27.33%;芽孢杆菌属(Bacillus)驯化后其数量增长了9.43%,占菌落总数的9.61%;驯化前后根瘤菌属(Rhizobium sp.)比例基本维持在2.50%左右;这些属的微生物可能具有合成PHA的能力。未来深入研究PO皂化废水活性污泥利用污泥水解酸化产物合成PHA,将为综合利用工业废水剩余污泥开辟一条新的途径。