活性污泥合成聚羟基烷酯的条件优化

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1、浙江大学硕士学位论文摘要由于传统塑料的大量使用给环境造成了严重的“白色污染"，人们研究利用一种可生物降解的材料——聚羟基烷酯(polyhydroxyalkanoate，PHA)来取代传统塑料的使用，但是较高的价格限制了PHA的大规模使用。为了降低PHA的生产价格，近年来对利用混合菌种和多种有机底物合成PHA的活性污泥法进行了许多实验，研究发现活性污泥在一定条件下也可以利用有机废水合成PHA，大大降低了PHA的生产成本。但是与纯菌种比较，PHA在污泥中的含量较低，使得PHA的提取较为困难。利用活性污泥合成PHA时

2、，合成情况会受到运行工艺、操作条件等因素的影响。为了提高活性污泥对底物的利用率，以及污泥中PHA的含量，本文利用好氧瞬时供料工艺，对活性污泥合成PHA的过程及工艺条件进行优化。主要研究包括以下三个方面：(1)通过外加不同强度的磁场，改变加入反应器中碳氮比例，研究不同磁场作用以及碳氮比的变化对活性污泥合成PHA的影响。寻求有利于PHA合成的最佳磁场强度和碳氮比例，对活性污泥合成PHA的运行条件进行优化。(2)利用表面响应法0王SM)，对活性污泥合成PHA的操作条件和营养条件进行优化，来提高污泥中PHA的产量。选择

3、磁场强度、碳氮比例和初始pH进行过程优化，寻求这三者之间的相互作用关系，确定合成效果最好时三个因素的最优点。(3)通过在不同磁场强度下，改变底物中乙酸与丙酸的组成比例，观察合成的共聚物中FIB与HV比例与底物中乙酸与丙酸比例的关系，并对磁场作用的影响进行探讨，寻求对PHA组分结构优化的途径。主要研究结果如下：(1)反应器外加0mT，3mT，7roT，1lmT，16mT，21mT，25mT，30mT的恒稳磁场时，磁场强度为7mT，底物对liB的转化率最高；磁场强度为21mT，底物对HV的转化率最高；底物对细胞质的

4、转化率随着磁场强度的增加不断减少，磁场的引入抑制了微生物的生长。(2)改变加入碳氮比时，由于加入的氨氮量减少，微生物的生长量减少，有浙江欠擘顼士学往蹙戈机酸用于PHA合成的量增加，使得细胞内PHA含量增大。0mT反应器在碳氮比为200：l时，PHA含量最高为43．09％，7mT反应器在不加氮时PHA含量最高为43．90％，21mT反应器在碳氮比为100：1时PHA含量最高为44．47％。(3)利用RsM得到的等高线图描绘了磁场强度，碳氮比例，初始pH三个自变量之闻的狸互作用，以及对PHA合成的影响。降低磁场强度

5、和增加pH能够增加污泥中PHA的含量，并且当碳氮比例为100时最适合PHA的合成。优化得到的最佳PHA合成条件为：磁场强度llmT，碳氮比为100：l，初始pS9．0，最高PHA为39。8％。经过实验{

6、譬刭优化条件下PHA含量为39．6％，与预测值一致。(4)底物中乙酸与丙酸COD含量比例为60：40时，底物的消耗速率达到最大值，外加磁场强度对底物消耗有促进作用不同的磁场强度对PHA的合成会产生不同的影响，与不加磁场时楣l：g，7mT的磁场强度时有更多的底物转化为HB，21mT的磁场强度时有更多的底物转化为H

7、V，llmT的磁场强度时的底物转化情况则介于7mT的磁场强度与21mT的磁场强度之间。关键词：聚羟基烷醣(Pmq；活性污泥；表面响应法(RSM)；磁场濒江大擎瑗圭学位谂文AbstractAnewkindofbiodegradablepolymer’_--’polyhydroxyalkanoate(PHA)isresearched弱apotentialsolutiontotheenvironmentalproblemofplasticspollution,buttheexpensivepricerestrictt

8、helarge·scalecommercialexploitation．Fordecreasingthecost,manyresearchersusetheinexpensivemixedculturebiomass，suchasactivatedsludge，toreplacethepureculture．ThestudyshowedthatactivatedsludgecouldsynthesizePHAfromorganicwastewater,butthecontentofPHAinbiomassisl

9、owerthanpureculture，whichincreasethecostofextraction．ThesynthesisofPHAbyactivatedsludgeWasinfluencedbythefactorssuchasoperationalprocess，experimentalcondition．Forimprovingtheutilizerateofsubstra