碳源对活性污泥合成聚羟基烷酸酯影响的研究

来源 :同济大学环境科学与工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gu22540
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不可降解塑料的大量使用导致的环境污染已引起全球范围内的广泛关注。聚羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)是一种生物可降解塑料,若使用混合微生物培养的方法(如活性污泥法)来合成,则可降低其生产成本,因为反应过程中不需要无菌条件,并且可以采用污水中的有机物为碳源。本文在长期运行的序批式反应器中研究和比较了乙酸、乙酸与丙酸的混合物以及剩余污泥碱性发酵液为碳源对活性污泥合成PHA总量及PHA组分的影响,获得了合成PHA的合适工艺条件。 通过比较完全好氧工艺以及厌氧—好氧工艺长期驯化的活性污泥以乙酸为碳源对PHA合成的影响,结果表明,厌氧.好氧活性污泥工艺在厌氧条件下利用乙酸合成PHA量比完全好氧工艺在好氧条件下利用乙酸合成PHA量要低。在此基础上,研究了好氧条件下乙酸加入次数、乙酸浓度及硝化抑制剂(丙烯基硫脲,ATU)对PHA合成的影响;将乙酸分3次加入到反应器、乙酸浓度为2925mg/L及加入6.74mg/LATU时,可以使污泥挥发性悬浮固体物(VSS)中PHA的含量达到56.3%,其中聚羟基丁酸(Polyhydroxybutyrate,PHB)的碳摩尔占PHA总碳摩尔的96%,聚羟基戊酸(Polyhydroxyvalerate,PHV)所占的比例为3%,二甲基三羟基戊酸(3—hydroxy-2—methyvalerate,PH2MV)所占的比例低于1%。 根据上述研究结果,采用好氧条件分三次加入有机酸的工艺(简称好氧动态进料,ADF),研究了乙酸—丙酸混合酸为碳源对PHA合成的影响。结果表明,有机酸浓度(1522、3044、5979及8972mg/L)、乙酸—丙酸比例(乙酸COD占总有机酸的COD比例分别为100%、51.2%、26.1%、0%)、氨氮浓度(0.28、13.91及60.6mg/L)及磷浓度(0、10.9及35.8mg/L)等对PHA合成以及其组分有明显影响;以乙酸—丙酸混合酸为碳源合成PHA的最佳工艺条件为有机酸浓度3044mg/L、乙酸COD占总有机酸COD的比例为26.1%、氨氮浓度为13.9mg/L、磷浓度为10.9mg/L,合成PHA的量占污泥挥发性悬浮固体物重量的51.1%,其中PHB、PHV及PH2MV分别占PHA总碳摩尔的14%、83%及3%。 论文还对活性污泥碱性条件下的发酵液为碳源合成PHA进行了研究,发现通过好氧动态进料工艺,可以使合成的PHA量达到污泥挥发性悬浮固体物重量的47%,其中PHB占32%、PHV占46%、PH2MV占21%。 通过以上三种碳源对污泥合成的PHA含量和组分影响的比较可以看出,乙酸为碳源时,合成的PHA含量最高,主要成分为PHB(96%);乙酸—丙酸的混合酸为碳源时,PHA的合成量有所降低,但PHV的含量可达83%;发酵液为碳源时,合成PHA量比纯乙酸以及乙酸.丙酸混合酸为碳源的低,但它提供了一种资源化利用剩余污泥合成PHA的新方法。
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