影响聚糖菌生长和代谢的关键因素及聚糖菌合成聚羟基烷酸的初步研究

摘要

聚糖菌(GAOs)是与聚磷菌(PAOs)共存于污水生物处理过程中的一类微生物。这类微生物在厌氧条件下吸收有机酸并合成聚羟基烷酸(PHA)，但不释放磷；在好氧条件下分解PHA，但不吸收磷，因而对污水中磷的去除没有贡献。近年来，随着人们对环境保护和可持续发展的日益重视，特别是生物可降解塑料具有化学合成塑料所没有的独特的可完全生物降解的性能，因此研究微生物方法合成生物可降解塑料成为国内外的一个研究热点。PHA是众多生物可降解塑料中的一种，由于生产成本较高限制了其使用，采用活性污泥中的GAOs合成PHA可有效降低PHA的生产成本。 本课题通过长期运行五个SBR装置在活性污泥中富集、驯化GAOs，着重研究了进水丙酸/乙酸和起始pH两个条件对富集GAOs的活性污泥系统的长期和短期影响。实验表明：(1)在进水丙酸/乙酸较低的条件下，富集GAOs的活性污泥系统中，PHA的厌氧合成量和好氧分解量、糖原的厌氧分解量和好氧合成量、一个周期内微生物的增殖量及系统中的脱氢酶活性等都较大：低丙酸/乙酸有利于GAOs的生长。(2)在丙酸和乙酸的碳摩尔浓度相同的情况下，GAOs吸收乙酸的速率较快，且在乙酸浓度适宜的情况下，GAOs对乙酸的吸收不需要长期驯化，短期提高进水中的丙酸量可抑制GAOs的生长。(3)厌氧起始pH值较高的条件下，富集GAOs的活性污泥系统中，PHA的厌氧合成量和好氧分解量、糖原的厌氧分解量和好氧合成量都较大；但一个周期内微生物的增殖量及系统中的脱氢酶活性等指标较小。高起始pH值不利于GAOs的生长但有利于PHA量的增多。 在获得GAOs在活性污泥系统中的富集后，重点研究了进水碳源、起始pH、进水氨氮浓度、工况等条件对于活性污泥中的PHA含量的影响。在低氨氮浓度、进水丙酸浓度490mg-COD/L，、起始pH7.6的条件下，采用厌氧/好氧运行工况长期驯化下GAOs，在污泥干重中最大获得了58.9﹪的PHA含量。说明采用富集GAOs的活性污泥合成PHA的方法具有一定的可行性。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外的研究现状与发展动态

1.2.1生物除磷系统中GAOs的研究进展

1.2.2 GAOs的代谢机理

1.2.3影响GAOs与PAOs竞争的因素

1.2.4 GAOs的化学计量学与动力学的研究进展

1.2.5应用活性污泥合成PHA的现状及发展

1.3本课题研究目的和内容

1.3.1课题研究目的

1.3.2课题研究内容及技术路线

第2章实验装置、材料与方法

2.1试验装置及运行工况

2.1.1试验装置及设备

2.1.2设备运行工况

2.1.3试验用水

2.2 GAOs的富集与驯化

2.2.1接种污泥

2.2.2 GAOs的富集培养方式

2.2.3验证活性污泥中GAOs的富集

2.3试验测试指标和方法建立

2.3.1 PHA

2.3.2糖原

2.3.3 VFAs

2.3.4脱氢酶活性

2.3.5其他指标及其分析方法

2.4结论

第3章进水丙酸/乙酸对富集GAOs的活性污泥系统的影响

3.1实验方法

3.1.1长期驯化实验方法

3.1.2批式实验方法

3.2主要检测指标及分析方法

3.3结果与讨论

3.3.1进水丙酸/乙酸对富集GAOs的活性污泥系统的长期影响

3.3.2短期改变丙酸/乙酸比例对GAOs富集系统的影响

3.4结论

第4章起始pH对富集GAOs的活性污泥系统的影响

4.1实验方法

4.2主要检测指标及分析方法

4.3结果与讨论

4.3.1不同起始pH长期驯化对GAOs富集系统的影响

4.3.2短期改变起始pH对GAOs富集系统的影响

4.4结论

第5章应用富集GAOs的活性污泥合成PHA的初步研究

5.1污泥驯化及实验方法

5.2不同起始pH对富集GAOs的活性污泥合成PHA量的影响

5.2.1不同起始pH对GAOs吸收碳源的影响

5.2.2丙酸浓度为280mg-COD/L时不同起始pH对PHA合成的影响

5.2.3丙酸浓度为350mg-COD/L时不同起始pH对PHA合成的影响

5.3碳源对富集GAOs的活性污泥合成PHA量的影响

5.3.1碳源类型对GAOs合成PHA的影响

5.3.2碳源浓度对GAOs合成PHA的影响

5.3.3进水中添加乙酸对GAOs合成PHA的影响

5.4不同运行工况对富集GAOs的活性污泥合成PHA量的影响

5.4.1不同工况的批式实验

5.4.2微氧/好氧工况在SBR中的短期实验

5.5不同进水氨氮对富集GAOs的活性污泥合成PHA量的影响

5.6综合各个控制条件驯化后的PHA合成量变化

5.7结论

第6章结论和建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果