A-O SBR中聚磷菌合成PHB及影響因子研究.pdf

1、本試驗(yàn)以ERP-SBR工藝的逆過(guò)程為載體、模擬將來(lái)可能采用的含可利用碳源的工業(yè)廢水作為進(jìn)水，研究了一株聚磷菌純培養(yǎng)物在不同A/O SBR培養(yǎng)體系長(zhǎng)期馴化的“主體反應(yīng)器”及短期條件改變的“第二批次試驗(yàn)”下，利用好氧段末端菌體中poly-P作為動(dòng)力、厭氧條件下PHB儲(chǔ)存行為。對(duì)起始pH、溫度、碳源濃度和營(yíng)養(yǎng)限制等主要易控的影響因子作用機(jī)理進(jìn)行了分析;并將系統(tǒng)中PO43--P代謝、NaAc吸收利用與PHB合成能力相耦合;為今后以聚磷菌為主體的

2、脫磷剩余污泥資源化利用及PHB規(guī)?；a(chǎn)探索道路。試驗(yàn)主要結(jié)果如下：
　　(1)以模擬廢水為碳源、采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的ERP-SBR工藝對(duì)活性污泥進(jìn)行為期25天快速誘導(dǎo)馴化，系統(tǒng)對(duì)PO43--P的去除率可達(dá)80.58％;從該富集聚磷菌的活性污泥里共分離得到36株純菌株。再結(jié)合“異染粒和PHB顆粒染色”定性觀察，與“強(qiáng)化吸釋磷試驗(yàn)”定量測(cè)定，簡(jiǎn)便快捷地篩選得到一株胞內(nèi)同時(shí)具有PHB顆粒和異染顆粒的高效聚磷菌。結(jié)合培養(yǎng)形態(tài)觀察、生理生化特

3、征分析和16S rDNA分子生物學(xué)技術(shù)，鑒定該聚磷菌為鮑曼不動(dòng)桿菌，并命名為Acinetobacter baumannii LB4。
　　(2)通過(guò)綜合考察穩(wěn)定運(yùn)行的PHB積累系統(tǒng)受起始pH和溫度的影響發(fā)現(xiàn):控制起始pH中性偏堿，有利于菌體合成PHB，pH8.0時(shí)PHB合成量最大為229.6 mg·L-1;調(diào)節(jié)溫度30～35℃，細(xì)胞干重和PHB合成量均達(dá)到最大值，分別為1264.6 mg·L-1和268.1 mg·L-1，且溫度不

4、是其限制因素。
　　不同起始pH長(zhǎng)期馴化的試驗(yàn)中，NaAc吸收速率、PO43--P厭氧釋放和好氧吸收量及其快速代謝速率、PHB厭氧合成和好氧分解量及其快速代謝速率等7個(gè)指標(biāo)均隨pH的升高而增加。其中，厭氧結(jié)束時(shí)菌體胞內(nèi)PHB含量由pH6.5的191.6 mg·L-1增加到pH8.0時(shí)的233.5 mg·L-1。初始pH對(duì)PHB合成的影響主要作用在PO43--P快速釋放速率上。
　　不同溫度長(zhǎng)期馴化的試驗(yàn)中，除PO43--P的

5、厭氧釋放量和好氧吸收量未隨溫度呈現(xiàn)規(guī)律性變化外，其余5個(gè)指標(biāo)均隨溫度升高而增加。其中，厭氧結(jié)束時(shí)菌體胞內(nèi)PHB含量由20℃的179.3 mg·L-1增加到35℃時(shí)的269.2 mg·L-1; PHB積累量與吸磷量和釋磷量的差值正向相關(guān)。溫度對(duì)PHB合成的影響主要作用在NaAc吸收速率上。分析可知，PO43--P快速釋放速率影響NaAc吸收速率，進(jìn)而引起PHB快速合成速率的差異，最終導(dǎo)致厭氧PHB積累量的不同。
　　(3)在不同初始

6、碳源濃度長(zhǎng)期馴化的試驗(yàn)中，聚磷菌A.baumannii LB4積累PHB量和積累到峰值所用的時(shí)間均隨初始碳源濃度的提高而增加。分析PHB合成的整個(gè)過(guò)程，COD4000系統(tǒng)內(nèi)PHB的濃度最大，為623.6 mg·L-1; COD500系統(tǒng)中碳源轉(zhuǎn)化率以及PHB合成速率最高，分別為41.2％和175.2 mg·L-1·h-1;而采用COD為2000 mg·L-1的碳源濃度可以馴化出積累PHB質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的菌株，可占細(xì)胞干重27.6％。根據(jù)染

7、色觀察及現(xiàn)有理論推測(cè)得知，本試驗(yàn)中NaAc吸收受阻及PHB合成中斷的現(xiàn)象是由于菌體內(nèi)糖原耗盡所引起的。
　　在不同營(yíng)養(yǎng)條件長(zhǎng)期馴化以及短期改變的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)平衡的主體反應(yīng)器馴化得到能夠正常生長(zhǎng)并積累PHB較多的微生物種群;再采用批式補(bǔ)料方式短期限制營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)處理，更有利于促進(jìn)PHB積累量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，分別可達(dá)528.6mg·L-1和32.6％。
　　(4)通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)PHB提取參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳操

8、作條件為:萃取溫度50℃、萃取時(shí)間120 min、NaClO/CHCl3(V/V)為1/1、CHCl3為10mL、干細(xì)胞重100 mg;提取的PHB可占細(xì)胞干重的33.2％。其中NaClO和CHCl3體積比對(duì)PHB提取量具有顯著影響，隨NaClO/CHCl3(V/V)降低，PHB提取量增加。
　　(5)通過(guò)紫外吸收光譜、紅外光譜和元素分析等手段對(duì)提取所得PHB樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并與標(biāo)準(zhǔn)品比較。結(jié)果表明:提取所得樣品在紫外吸收