兩段式和三段式工藝制取聚羥基烷酸酯的試驗研究.pdf

1、聚羥基烷酸酯（PHA）是一類羥基脂肪酸的聚合物，當(dāng)外界環(huán)境較惡劣時，部分微生物可以在體內(nèi)以內(nèi)碳源的形式貯存PHA。PHA具有生物相容性和可生物降解性，同時根據(jù)單體組分的不同還可以具有同石化塑料相類似的多種物理性質(zhì)，可以代替現(xiàn)行的難降解塑料，以此可緩解環(huán)境固體廢棄物污染。然而目前PHA商業(yè)化生產(chǎn)都采用純菌發(fā)酵的方式，成本較高，阻礙了PHA的大規(guī)模應(yīng)用。采用活性污泥混合菌群生產(chǎn)PHA可以采用更多廉價的有機(jī)廢物為底物，有望大大降低PHA的生產(chǎn)

2、成本。
　　兩段式PHA生產(chǎn)工藝包括有機(jī)廢物厭氧酸化和PHA生產(chǎn)兩步，后者在時間上分為污泥適應(yīng)階段和PHA積累階段，適應(yīng)階段采用均衡營養(yǎng)比例而PHA積累階段則限制進(jìn)水中營養(yǎng)元素。本研究發(fā)現(xiàn)在PHA積累階段一步減少進(jìn)水中80％（相對于均衡比例）的氨氮，比逐步減少可以更有效的促進(jìn)PHA積累；在每周期底物都可以消耗完畢的條件下，無論底物為乙酸鈉還是污泥水解液，該階段反應(yīng)器厭氧-好氧運(yùn)行與好氧運(yùn)行得到的結(jié)果幾乎沒有區(qū)別；研究還發(fā)現(xiàn)適應(yīng)期污

3、泥齡較長時可以保證反應(yīng)器長時間的穩(wěn)定運(yùn)行，而污泥齡較短時易引發(fā)污泥膨脹，污泥齡低于5天引發(fā)的污泥膨脹會使得污泥產(chǎn)PHA能力下降。以污泥水解液為底物時，其中VFAs可以得到的快速的吸收，PHA積累與其中氨氮水平有很大關(guān)系。
　　三段式PHA生產(chǎn)工藝包括有機(jī)廢物厭氧酸化、菌群富集和PHA積累，其中菌群富集是最重要的一步。本研究以乙酸鈉為底物考察以SBR富集產(chǎn)PHA菌群時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器易于發(fā)生污泥膨脹。在污泥齡為1天、底物負(fù)荷較高（6.6

4、gCOD/L/d）時，反應(yīng)器膨脹非常嚴(yán)重，大量泡沫產(chǎn)生，污泥很快喪失了產(chǎn)PHA能力；而污泥齡為10天、負(fù)荷較低（2.7gCOD/L/d）條件下得到的膨脹污泥則具有較高的PHA合成能力，好氧SBR運(yùn)行102天時污泥積累PHA最大含量達(dá)到了53%，PHA平均積累速率為0.19mgCOD/mgX/h，PHA產(chǎn)率為0.76mgCOD/mgCOD，而與此SBR同步運(yùn)行的厭氧-好氧SBR則運(yùn)行55天左右后突然崩潰，污泥濃度甚至不足500mg/L。<

5、br>　　以蔗糖模擬糖蜜廢水經(jīng)厭氧酸化用于PHA合成時，產(chǎn)酸反應(yīng)器啟動運(yùn)行1個月后逐漸穩(wěn)定為乙醇型發(fā)酵，此時出水經(jīng)中空纖維膜過濾后用于SBR富集產(chǎn)PHA混合菌群和PHA積累，實現(xiàn)了生物制氫與PHA合成系統(tǒng)的耦合。SBR運(yùn)行負(fù)荷為4.2-4.5gCOD/L/d，污泥齡為10天，啟動運(yùn)行1個月內(nèi)污泥濃度從3300mg/L增大到8000mg/L以上，盡管底物充盈時溶解氧控制于3.0mg/L左右，然而30天時SBR依然發(fā)生了污泥膨脹，這可能是污