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聚羟基烷酸脂(Polyhydroxyalkanoates,简称PHAs)不仅具有合成塑料的物化特性,而且具有合成塑料所不具备的完全生物可降解性等优异性能,因而作为一种非常有前景的合成塑料替代品而日益受到关注。本文以活性污泥进行P(HB/HV)的合成研究,为污泥资源化提供新的途径。
考察了乙酸/丙酸组成对污泥合成P(HB/HV)工艺和微生物群落组成的影响。结果发现,随着底物中丙酸比例的增加,当获得最高P(HB/HV)胞内含量时,不同碳源驯化的污泥中HV单体占合成产物的摩尔分数均增加,其中以混合酸驯化的污泥中HV单体占合成产物的摩尔分数从0%增加到73.92%。当底物碳源为乙酸和丙酸时,在合成P(HB/HV)效率方面,以混合酸为碳源驯化的污泥要优于以乙酸钠驯化的污泥,与乙酸相比,丙酸合成P(HB/HV)的转化率和转化速率较低。PCR-DGGE分析表明,主要有八个分别属于Sphingomonadales、Rhizobiales、Rhodobacterales、Rhodocyclales、Actinomycetales、phingobacteriales、Acidobacteria和Burkholderiales菌目的微生物具有合成P(HB/HV)能力,其中属于Acidobacteria和Burkholderiales菌目的微生物在合成PHV过程中可能起着重要作用。
随后本文考察了以废弃有机物作为碳源,研究了污泥产酸-合成P(HB/HV)的耦合工艺及厌氧产酸工艺的微生物群落组成。结果发现,除了废甘油溶液,其他废弃有机物溶液厌氧产酸,乙酸都是最主要产物,占挥发性脂肪酸(VolatileFatty Acids,VFAs)比例大于50%。废甘油厌氧发酵液中的VFAs绝大部分为丙酸。通过耦合工艺过程,发酵液中的营养物质都能较好地转化为P(HB/HV),除蛋白废水厌氧发酵液,以其他的发酵液为底物合成P(HB/HV)可以获得的最高P(HB/HV)胞内含量都在40%以上。耦合工艺碳源的选择会通过影响产生的VFAs中各种VFA的组成和比例,进一步影响合成的P(HB/HV)中单体的组成和比例。PCR-DGGE分析表明,主要有两个分别属于Firmicutes和Actinobacteria菌门的微生物具有厌氧产酸能力,其中属于Firmicutes菌门的微生物在产酸过程中起重要作用。