穩(wěn)恒磁場對活性污泥合成聚羥基烷酸酯的影響研究.pdf

1、聚羥基烷酸酯( Polyhydroxyalkanoate，PHA)因與化工合成塑料(聚乙烯、聚丙烯等)的性質(zhì)十分相似，又具有生物可降解性，是化工合成塑料的優(yōu)良替代品，但其高昂的生產(chǎn)成本限制了它的廣泛應(yīng)用。本研究將磁場生物效應(yīng)引入活性污泥PHA合成系統(tǒng)，旨在利用磁場的生物效應(yīng)提高PHA合成的產(chǎn)率，降低PHA的生產(chǎn)成本。著重從以下三方面展開研究：
　　 1、在活性污泥馴化過程中，從污泥停留時間(SRT)、C/P、饑餓期與豐盛期的持續(xù)

2、時間比、初始負荷、負荷增加率、C/N和初始pH這七個因素中篩選出關(guān)鍵因素，并對關(guān)鍵因素進行優(yōu)化，建立一種快速、有效的馴化方法。
　　 2、不同磁場強度下，通過改變磁場作用方式和作用時間，研究作用方式、作用時間對PHA合成的影響，優(yōu)化最佳的磁場處理條件。
　　 3、不同磁場強度下，通過改變系統(tǒng)的SRT、pH條件，研究SRT、pH對PHA合成的影響，優(yōu)化活性污泥合成PHA工藝條件。
　　 主要研究結(jié)果如下：
　

3、　 1、基于Plackett-Burman試驗設(shè)計篩選活性污泥馴化的關(guān)鍵影響因子。結(jié)果表明：SRT、C/N、豐盛期與饑餓期的持續(xù)時間比、初始負荷、pH、負荷增加率、C/P這七個因素中對馴化過程影響顯著的因素是SRT、C/N、COD0、C/P。進一步通過均勻設(shè)計對這4個顯著因素進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的馴化條件為：SRT為15d，C/N為50，C/P為530，COD0為1050mgCOD/L，至馴化結(jié)束最大得率為0.73，馴化時間為25d。驗

4、證試驗顯示，至馴化結(jié)束最大得率為0.71，馴化時間為23d，該結(jié)果表明優(yōu)化條件是可信的。
　　 2、當磁場僅作用于饑餓期時對HB、HV合成的促進作用顯著優(yōu)于磁場持續(xù)作用或僅作用于豐盛期時的促進作用，且該優(yōu)勢隨著磁場強度的增大而越趨明顯；而當磁場持續(xù)作用或僅作用于豐盛期時，兩者的促進作用差異不明顯。21mT磁場僅作用于饑餓期時，qHB/qs最大，為0.52；11mT磁場僅作用于饑餓期時，qHv/qs最大，為0.23。
　　

5、 3、饑餓期，活性污泥中HB的降解速率大于HV的降解速率，活性污泥主要依賴HB的降解來維持生命活動。磁場三種作用方式中，對PHA降解促進作用從大到小依次為：僅作用于饑餓期、僅作用于豐盛期、持續(xù)作用。11mT的磁場僅作用饑餓期時，促進作用最大，降解速率常數(shù)為0.035。
　　 4、磁場作用時間對PHA合成的影響表現(xiàn)為非線性。磁場對PHA合成的促進作用在前3d內(nèi)達到最大，之后隨著作用時間的延長而減小，并從第8d開始，磁場對HB、HV

6、的合成存在抑制作用。因此，建議采用磁場短時間作用方式以提高PHA的合成。
　　 5、pH較大地影響了酸消耗和PHA合成的速率。pH從7升高至8.5、9.5時，qs、qHB、qHV均增大，而pH不控制時，qs均介于pH控制在8.5、9.5的qs之間。0、11、21 mT，qs、qHB、qHV均在同一pH值時達到最大，分別為9.5、9.5、8.5。
　　 然而，pH對PHA得率的影響不如速率顯著，當速率達到最大時，PHA的得

7、率并不是唯一最大的。0、11 mT時，YPHA在pH為7和pH為9.5達到最大，21mT，pH為9.5時的YPaA僅比pH為8.5時的YPnA，提高了6％.因此，為提高PHA的合成速率，建議控制pH值在較高水平。
　　 6、不同磁場強度下，隨著污泥停留時間(SRT)的增長，qs逐漸減小，且qs和F/M值呈正相關(guān)(R=0.916，p<0.01)，而Yrm與F/M值、YHV與F/M值卻都不存在相關(guān)性(P均大于0.05)。11 mT，