利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

中国环境科学2012,32(11)：2047~2052ChinaEnvironmentalScience利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究盛欣英1,2,熊惠磊2,孙润2,陈国强3,施汉昌2,张庆竹1,王慧2*(1.山东大学环境研究院,山东济南250100；2.清华大学环境学院,北京100084；3.清华大学生命科学学院,北京100084)摘要：以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstoniaeutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律.结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1,TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长,H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1,TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时,H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.关键词：聚羟基脂肪酸酯(PHAs)；罗氏真养菌H16；剩余污泥；水解酸化液；挥发性有机酸(VFAs)中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1000-6923(2012)11-2047-06PolyhydroxyalkanoatesproductionbyRalstoniaeutrophaH16fedbywastesludgeanaerobicfermentativeliquid.SHENGXin-ying1,2,XIONGHui-lei2,SUNRun2,CHENGuo-qiang3,SHIHan-chang2,ZHANGQing-zhu1,WANGHui2*(1.EnvironmentResearchInstitute,ShandongUniversity,Jinan250100,China；2.SchoolofEnvironment,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China；3.SchoolofLifeScience,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China).ChinaEnvironmentalScience,2012,32(11)：2047~2052Abstract：Polyhydroxyalkanoates(PHAs)accumulationandcarbonconsumptionbyRalstoniaeutrophaH16wereinvestigatedinanaerobicfermentativeliquid(AFL)ofwasteactivatedsludge(WAS).TheWASwasfermentedat52℃withasludgeretentiontime(SRT)of48hoursinhydrolysisreactortoformAFL,inwhichthevolatilefattyacids(VFAs)werefeasiblecarbonsourceforPHAssynthesis.WhenaceticacidwasthepredominantcomponentofVFAsintheAFL(C/N/P≈100/10/1,TOC＝2881mg/L,aceticacid/totalVFAs=36.1%),R.eutrophaH16couldutilizeaceticacidandn-butyricpriortootherVFAsforcellgrowthandPHAssynthesis,andthemajormonomerofPHAswashydroxybutyrate(HB).Propionicandn-valericacidwereutilizedat20~40hoursafterinoculationashydroxyvalerate(HV)monomercontentincreasing.ThemaximumPHAscontentdetectedinthecellswas12.51%(dryweight)after40-hourreaction,andtheniso-butyricand