活性污泥合成聚羥基烷酯的條件優(yōu)化

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1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要由于傳統(tǒng)塑料的大量使用給環(huán)境造成了嚴(yán)重的“白色污染",人們研究利用一種可生物降解的材料——聚羥基烷酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)來(lái)取代傳統(tǒng)塑料的使用,但是較高的價(jià)格限制了PHA的大規(guī)模使用。為了降低PHA的生產(chǎn)價(jià)格,近年來(lái)對(duì)利用混合菌種和多種有機(jī)底物合成PHA的活性污泥法進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn)活性污泥在一定條件下也可以利用有機(jī)廢水合成PHA,大大降低了PHA的生產(chǎn)成本。但是與純菌種比較,PHA在污泥中的含量較低,使得PHA的提取較為困難。利用活性污泥合成PHA時(shí)

2、,合成情況會(huì)受到運(yùn)行工藝、操作條件等因素的影響。為了提高活性污泥對(duì)底物的利用率,以及污泥中PHA的含量,本文利用好氧瞬時(shí)供料工藝,對(duì)活性污泥合成PHA的過(guò)程及工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。主要研究包括以下三個(gè)方面:(1)通過(guò)外加不同強(qiáng)度的磁場(chǎng),改變加入反應(yīng)器中碳氮比例,研究不同磁場(chǎng)作用以及碳氮比的變化對(duì)活性污泥合成PHA的影響。尋求有利于PHA合成的最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度和碳氮比例,對(duì)活性污泥合成PHA的運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化。(2)利用表面響應(yīng)法0王SM),對(duì)活性污泥合成PHA的操作條件和營(yíng)養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,來(lái)提高污泥中PHA的產(chǎn)量。選擇

3、磁場(chǎng)強(qiáng)度、碳氮比例和初始pH進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化,尋求這三者之間的相互作用關(guān)系,確定合成效果最好時(shí)三個(gè)因素的最優(yōu)點(diǎn)。(3)通過(guò)在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下,改變底物中乙酸與丙酸的組成比例,觀察合成的共聚物中FIB與HV比例與底物中乙酸與丙酸比例的關(guān)系,并對(duì)磁場(chǎng)作用的影響進(jìn)行探討,尋求對(duì)PHA組分結(jié)構(gòu)優(yōu)化的途徑。主要研究結(jié)果如下:(1)反應(yīng)器外加0mT,3mT,7roT,1lmT,16mT,21mT,25mT,30mT的恒穩(wěn)磁場(chǎng)時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度為7mT,底物對(duì)liB的轉(zhuǎn)化率最高;磁場(chǎng)強(qiáng)度為21mT,底物對(duì)HV的轉(zhuǎn)化率最高;底物對(duì)細(xì)胞質(zhì)的

4、轉(zhuǎn)化率隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加不斷減少,磁場(chǎng)的引入抑制了微生物的生長(zhǎng)。(2)改變加入碳氮比時(shí),由于加入的氨氮量減少,微生物的生長(zhǎng)量減少,有浙江欠擘頊?zhǔn)繉W(xué)往蹙戈機(jī)酸用于PHA合成的量增加,使得細(xì)胞內(nèi)PHA含量增大。0mT反應(yīng)器在碳氮比為200:l時(shí),PHA含量最高為43.09%,7mT反應(yīng)器在不加氮時(shí)PHA含量最高為43.90%,21mT反應(yīng)器在碳氮比為100:1時(shí)PHA含量最高為44.47%。(3)利用RsM得到的等高線圖描繪了磁場(chǎng)強(qiáng)度,碳氮比例,初始pH三個(gè)自變量之聞的貍互作用,以及對(duì)PHA合成的影響。降低磁場(chǎng)強(qiáng)度

5、和增加pH能夠增加污泥中PHA的含量,并且當(dāng)碳氮比例為100時(shí)最適合PHA的合成。優(yōu)化得到的最佳PHA合成條件為:磁場(chǎng)強(qiáng)度llmT,碳氮比為100:l,初始pS9.0,最高PHA為39。8%。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn){

6、譬剄優(yōu)化條件下PHA含量為39.6%,與預(yù)測(cè)值一致。(4)底物中乙酸與丙酸COD含量比例為60:40時(shí),底物的消耗速率達(dá)到最大值,外加磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)底物消耗有促進(jìn)作用不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)PHA的合成會(huì)產(chǎn)生不同的影響,與不加磁場(chǎng)時(shí)楣l:g,7mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)有更多的底物轉(zhuǎn)化為HB,21mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)有更多的底物轉(zhuǎn)化為H

7、V,llmT的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的底物轉(zhuǎn)化情況則介于7mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度與21mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度之間。關(guān)鍵詞:聚羥基烷醣(Pmq;活性污泥;表面響應(yīng)法(RSM);磁場(chǎng)瀕江大擎瑗圭學(xué)位諗文AbstractAnewkindofbiodegradablepolymer’_--’polyhydroxyalkanoate(PHA)isresearched弱apotentialsolutiontotheenvironmentalproblemofplasticspollution,buttheexpensivepricerestrictt

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

9、owerthanpureculture,whichincreasethecostofextraction.ThesynthesisofPHAbyactivatedsludgeWasinfluencedbythefactorssuchasoperationalprocess,experimentalcondition.Forimprovingtheutilizerateofsubstra

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