藍藻定向發(fā)酵產(chǎn)丁酸的條件研究.pdf

1、近年來太湖藍藻暴發(fā)頻繁,作為太湖富營養(yǎng)化治理的重要應急措施,大量藍藻被打撈、堆放。藍藻富含多種有機物質(zhì),如何資源化利用值得深入研究。將藍藻作為資源加以利用,變廢為寶,在改善環(huán)境的同時,獲得社會和經(jīng)濟的雙重效益。本文提出將藍藻作為發(fā)酵產(chǎn)丁酸的原料加以利用的資源化方式,主要對太湖藍藻定向發(fā)酵產(chǎn)丁酸的條件優(yōu)化,為藍藻資源化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　 (1)提高藍藻厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁酸效率的方法。研究結(jié)果表明:不同的發(fā)酵初始pH值和不

2、同的預處理方法均可不同程度地影響丁酸產(chǎn)量。藍藻厭氧發(fā)酵的初始pH值為5時,丁酸產(chǎn)量最高,為2570 mg/L,且與其他實驗組相比有明顯優(yōu)勢。熱處理的最佳條件為80℃,處理時間30 min;酸法處理的最佳條件為pH值為4的條件下處理24 h;堿法處理的最佳條件為pH值為10的條件下處理24 h;微波法處理的最佳條件為中火條件下微波處理4 min。在各種預處理方法中,藍藻厭氧發(fā)酵后丁酸產(chǎn)量的大小關(guān)系為:堿處理＞熱處理＞微波處理＞酸處理＞空白

3、樣,其中堿法預處理的丁酸產(chǎn)量及有機酸產(chǎn)量均最高,其丁酸及有機酸產(chǎn)量分別為4390 mg/L和5962 mg/L。從整個厭氧發(fā)酵過程中各項指標分析及工業(yè)化應用方面考慮,堿法預處理更符合藍藻快速減量化、資源化的要求。
　　 (2)以四種有機酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)對厭氧顆粒污泥進行脅迫處理,將脅迫后的污泥接種太湖藍藻進行發(fā)酵產(chǎn)丁酸的實驗,考察單一有機酸及混合有機酸脅迫對提高藍藻厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁酸的影響。結(jié)果表明,采用乳酸濃度2 g/

4、L、乙酸濃度6 g/L、丙酸濃度5 g/L和丁酸濃度12 g/L的混合有機酸脅迫污泥后產(chǎn)丁酸效果最佳,得到最大丁酸產(chǎn)量為10252 mg/L,比空白提高了139％。測定厭氧消化過程中蛋白酶和磷酸酶活性的變化,結(jié)果表明通過一定濃度的有機酸脅迫污泥,可以提高微生物的耐酸能力,進而提高蛋白酶和磷酸酶的活性,最終達到提高丁酸產(chǎn)量的目的。
　　 (3)在藍藻厭氧發(fā)酵過程中添加營養(yǎng)物,通過調(diào)節(jié)添加營養(yǎng)物的濃度,找到促進發(fā)酵產(chǎn)丁酸的最佳添加濃

5、度。本章考察了四種營養(yǎng)物:Fe、Fe2+、Ni2+和酵母浸膏。其中促進效果最佳的是添加酵母浸膏,其添加濃度為0.25 g/L時產(chǎn)酸效果最佳,丁酸產(chǎn)量為6803 mg/L,是空白實驗組的1.90倍;其他營養(yǎng)物的促進效果由高到低依次為:Fe2+濃度為0.1 g/L、Ni2+濃度為0.2 mg/L和Fe濃度為0.5 g/L?？疾旄鞣N添加營養(yǎng)物對混合細菌發(fā)酵產(chǎn)丁酸的動力學參數(shù)的影響,結(jié)果表明:添加適量的四種營養(yǎng)物均可提高藍藻發(fā)酵的產(chǎn)丁酸量和最大