A/O SBR好氧末端活性污泥合成PHB的条件研究

【摘要】：化学合成塑料给我们的生活到来了很大方便,然而它们所形成的白色污染使我们的环境付出了沉重的代价。由于塑料的不可降解性,每年就有2500万吨的垃圾在地球上大量积累,因此开发生物可降解塑料已成为生物工程界的研究热点之一,具有广泛的应用前景。本试验以污水处理厂的活性污泥为原料,利用SBR反应器,驯化活性污泥并生产可降解塑料PHB。主要内容和试验结果如下： (1)从剩余污泥的富集驯化入手,以模拟废水为碳源,采用实验室规模的厌氧-好氧方式,比较了常规和高磷负荷两种驯化方式条件下驯化出的活性污泥对系统积累PHB的影响。结果表明,常规驯化条件下PHB积累量较大,运行稳定期COD去除率为92%,PHB的积累量占污泥干重百分比最高为20.2%。高磷负荷方式并没有增高PHB的积累量且易于发生污泥膨胀。典型周期内的各参数变化均不符合传统的生物除磷代谢模式,是不具有生物除磷作用的活性污泥系统。 (2)比较了常规驯化好氧木端活性污泥分别在厌氧和好氧烧杯实验中积累PHB的规律,并考察了不同营养条件对活性污泥中微生物群落积累PHB能力的影响。结果表明,在厌氧缺磷条件和好氧缺氮磷条件下活性污泥中PHB积累量最高,分别占污泥干重的11.2%和20.84%,并且在碳源浓度均为4g/L条件下积累量最大,分别为污泥干重的17.1%(厌氧缺磷条件)和60.2%(好氧缺氮磷条件)。 (3)通过自行设计实验对活性污泥中PHB的提取方法和提取条件进行优化,结果表明,利用EDTA、SDS和NaClO混合组成的破壁溶液同有机溶剂氯仿边破壁边提取的方法最为有效。在该方法中,当EDTA溶液、SDS溶液和NaClO的体积比为5：5：9、污泥干重与总破壁剂体积(g/mL)之比为0.29%时,在35℃下提取7h可达最佳提取效果,此时活性污泥细胞内PHB提取率达75.42%。污泥经前处理后,是否烘干水分对PHB提取效率影响很大。 (4)通过红外光谱手段对提取所得PHB样品的化学结构进行表征,并与标准品比较。结果表明：采用次氯酸钠和氯仿混合抽提法提取的活性污泥中PHB的红外光谱图与标准品结构非常相似,具有较高的纯度。