食品工厂活性污泥积累生物降解塑料PHA的研究

2019-03-09 13:38:45 133
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  钻研报告食品工厂活性污泥积攒生物降解塑料PHA的钻研~杨幼慧1伍朝晖2钟士清1余海虎3 1(华南农业大学食品学院,广州,510642)2(中山出入境测验检疫局,中山,S8400)3(香港理工大学应用生物及化学科技学系,香港九龙)结果标明,不同来源活性污泥自然积攒PHA的才干有较大差异,以广州广美食品厂才干最强;不同工厂活性污泥经过驯化。发酵后,均可有效富集PHA积攒菌,PHA产量大幅度进步,产物经核磁共振(H-NMR)和熔点剖析,为羟基玻与羟基戊酸的共聚物(PHBV)。

  1资料与办法11实验资料活性污泥分别取自广州珠江啤酒厂、广州四明燕塘乳业公司、广州广美食品厂和广州大坦沙生活污水解决厂。

  2.2模拟废水3办法3.1活性污泥积攒PHA菌群的调查与筛PHA积攒菌群的调查:对不同来源的活性污泥停止苏丹黑染色,于显微镜下察看活性污泥细胞形态。

  PHA积攒菌的挑选:采纳尼罗兰平板挑选法。在已有的报道中,PHA多由纯菌发酵消费,但由于本钱过高,限制了它的商业化应用规模。因此寻求能利用便宜底物的菌株和采纳经济的发酵消费形式是降低PHA消费本钱的有效门路。据报道,已发现活性污泥可积攒PHA,有发酵消费PHA的潜力。食品工厂的废水含有高浓度有机物,须要停止解决才干排放。在解决的同时产生大量的残余污泥,也需停止厌氧分解或填埋解决,增加了本钱。若能利用食品工厂的活性污泥以食品废水为原料发酵消费PHA,既解决废水,又变废为宝,这是一个具有多重意义的构想。因此,本文对不同食品厂活性污泥PHA积攒特点及其发酵条件停止钻研,以期为这一PHA消费新门路的开展提供一定的根底性数据资料。

  广东省自然科学基金赞助项目(No. 1.3.2活性污泥的驯化从污水解决站取回的活性污泥经3 ~120g/L湿重力口入自制的盛有3L模拟废水的4LSBR(se quencingbatchreactor序批式反馈器)中。每天经过3个循环,每个循环8h缺氧(不曝气)2h,曝气4h,沉淀1h,排出1/3的上清液(0.5h),参与等量新颖造就基(0.活性污泥的发酵待活性污泥经驯化稳定后,直接或添加从活性污泥中分别并扩充造就24h的PHA积攒菌菌液用模拟废水停止发酵发酵采纳SBR运作形式,分别于4L反馈器和7. 5L发酵罐中停止。

  剖析测定1.3.4.1污泥干重的测定参照的办法。

  1.3.42PHA提取及定量剖析称取8g左右细胞干粉,置于索氏抽提器中,参与100mLCCU,80C水浴下抽提24h,冷却后的CCl4溶液先经过滤,再于60°C水浴下100r/min旋转蒸发至5mL,参与45mL甲酉褚振荡,4000r/min离心0.5h,取沉淀再用CCLt10mL溶解,参与90mL甲醇振荡,4000r/min离心0.5h,反复2~3次至沉淀呈乳白色,80C烘至恒重。称量,计算PHA产率,并作下面剖析。

  1.3.4.4PHA熔点测定参照的办法。

  2结果与剖析1活性污泥积攒PHA的显微察看分别对不同来源的原始活性污泥停止显微察看。结果标明,活性污泥中微生物形态复杂,有的汇集在一起成长,造成菌胶团,有的则游离于菌胶团之外,其形状有杆状、球状、椭圆状、丝状、链状等,还有原生动物。因PHA经苏丹黑染色后呈蓝黑色。

  活性污泥中PHA积攒菌显微照片22活性污泥驯化前后PHA含量在雷同条件下对各厂活性污泥停止驯化造就,结果(表1)标明,不同来源活性污泥积攒PHA才干存在差异,未经驯化的大坦沙污水解决厂原始污泥中PHA含量仅0.066%而含量最高的广美食品厂污泥中也仅含有0.798%.但经驯化造就后,所有污泥中的PHA含量均大幅进步,其中珠江啤酒厂活性污泥中的PHA含量达10. 5%,增加了105倍,阐明该驯化条件较合适上述活性污泥中PHA积攒菌的富集,镜检也发现驯化后的污泥中丝状菌的数量和胞内PHA的产量均有所增加。

  表1不同来源活性污泥积攒PHA的才干比较污泥来源原始污泥PHA含量/%驯化污泥PHA含量/%增加倍数大坦沙四明燕塘广美珠啤2.3活性污泥发酵消费PHA鉴于珠江啤酒厂全年消费啤酒,污水中营养成分稳定,节令性影响较小,且该厂驯化后的活性污泥PHA含量高,故以其污泥作为发酵菌种(群)。发酵结果(表2)标明:(1)活性污泥发酵后的PHA产量均较原始污泥(表1)进步100倍以上,也较驯化污泥高;2)2种发酵容器相比,以发酵罐为好,其生物量及PHA产量均高于反馈器,其均匀进步幅度分别为6.7%和24.8%;(3)添加PHA产生菌球衣菌W99136有利于进步PHA的产量,且随着添加比例增加,PHA的进步幅度增大,当添加量为8%时,反馈器和发酵罐中PHA含量分别比对照(驯化活性污泥)高27.表2活性污泥发酵消费PHA发酵方式及容器菌种细胞干重含量/%驯化活性污泥4LSBR反馈器驯化活性污泥一驯化活性污泥75L发酵罐驯化活性污泥一PHA的构造用1H-NMR对珠江啤酒厂活性污泥发酵消费PHA的构造停止了剖析,为羟基丁酸(HB)与羟基戊酸(HV)的共聚物(PHBV)。产品熔点为165C,介于PHB和PHV之间(见表3)。

  表3熔点测定样品标样PHB标样PHV活性污泥合成PHA熔点/°c 3讨论活性污泥是废水解决系统中自然造成的微生物与有机物的汇集体,其微生物品种十分复杂。本钻研标明,不同食品厂和生活污水解决厂的活性污泥均含有多种形态的PHA积攒菌,但原始条件下积攒菌的比例及PHA含量均较低。这可能是由于污水解决过程中,不满足PHA的积攒条件。采纳SBR系统对活性污泥停止驯化关于进步PHA积攒菌的比例和PHA产量有十分显著的成效。在该系统中,利用缺氧-好氧交替解决的方式,污泥与模拟废水先在缺氧条件下混合,而后停止曝气解决,解决后的废水通过沉淀与活性污泥分别,沉淀后的活性污泥又在缺氧条件下与废水混合,如此反复循环,可使PHA积攒菌富集,PHA的产量进步,这与Satoh等131的实验结果一致。

  通常活性污泥曝气池中污泥浓度(MLSS)较低,欲发酵消费PHA,必需停止高密度造就。因此,本实验将驯化的污泥离心后以85~120g/L的湿重于SBR中停止高密度造就,并加大模拟废水中有机物的负荷,增强循环供氧。结果标明,污泥的沉降性能比较好,合乎污水解决的要求,同时也进步了污泥生物量和PHA产量。

  2种发酵方式,从生物量和PHA产量指标考查,发酵罐优于SBR反馈器。其起因可能是由于pH在中性偏碱的条件下有利于细胞的成长和PHA的积攒。

  本实验中采纳的是自动发酵罐,pH容易控制,稳定在7.0~8.0,而反馈器的pH为自然状态。

  为了进步活性污泥PHA的产量,实验中尝试参与活性污泥中PHA积攒菌球衣菌W99136与活性污泥共发酵结果PHA产量进步幅度较大,但系统中有少量的污泥浮起,对污泥的沉降性能有不利影响。今后添加何种PHA产生菌及工艺的改进还有待讨论。

  对本实验结果停止综合剖析,有关主体是可能的。与纯种发酵消费PHA相比,不但可勤俭造就细胞所耗费的营养和缩短造就工夫,而且可减少残余活性污泥解决量,还可变废为宝,降低废水解决本钱。但是,还有一些问题如将废水解决与PHA消费如何更有效耦合、如何进一步进步PHA的产量等还需深刻钻研。

  致谢:本校食品学院95级同学韩玉兰、郭少娟曾参与部分工作,特此致谢。

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