甘蔗糖蜜廢水制苯乙醇的細胞群體協(xié)同作用及調控研究.pdf

1、由于環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展的需求,廢水資源化利用正在成為一個研究熱點。鑒于此,本課題開展了甘蔗糖蜜廢水資源化利用發(fā)酵制2-苯乙醇的研究。首先,通過重復批式培養(yǎng)策略篩選到能耐受6g/L2-苯乙醇的微生物混合培養(yǎng)物。其次,結合過程參數(shù)優(yōu)化,在溫度35℃,pH7.0和空氣流量0.8vvm的條件下,獲得了988mg/L的最大2-苯乙醇生產(chǎn)。隨后,在內氣升式環(huán)流反應器中執(zhí)行2-苯乙醇連續(xù)生產(chǎn),在水力停留時間為4天時,最高2-苯乙醇產(chǎn)量能達到838m

2、g/L(相對得率8.4mg/g-COD)。最后,利用rDNAPCR-DGGE技術,解析了微生物混合培養(yǎng)物的群落結構演變及功能特征。
　　為闡明微生物混合培養(yǎng)物應對非生物參數(shù)改變增強2-苯乙醇生產(chǎn)的協(xié)同作用機制,研究采用GC-MS和LC-MS/MS技術,定性定量鑒定了102種胞內代謝物;結合PCA及PLS多變量統(tǒng)計分析,按照VIP得分,指出11種差異代謝物Phe、USFA18、PYR、Tyr、Trp、Glu、Pro、ACE、LAC、

3、Thr和Leu是具有增強2-苯乙醇生產(chǎn)能力的潛在靶調控因子。進一步,通過執(zhí)行理性補料試驗,分批組合補料后2-苯乙醇的產(chǎn)量由補料前的988mg/L增加到1627mg/L,提高了64.7％。連續(xù)定期間隔組合補料后,在反應器穩(wěn)定運行階段平均2-苯乙醇產(chǎn)量較補料前提高了71.7%,達1437mg/L,相對得率提高了58.3%,平均為13.3mg/g-COD,COD去除率提高了9.3%,平均達83.7%,較補料前明顯具有更高濃度的2-苯乙醇生產(chǎn)及

4、有機負荷去除率。
　　經(jīng)過資源化利用,甘蔗糖蜜廢水的COD已經(jīng)由原始的130g/L明顯降低至21g/L,但仍有較高濃度的COD及色度殘留,因此,研究進一步對發(fā)酵出水進行深度處理。經(jīng)過UASB一級厭氧處理,COD有效去除率可達83.8%,最高甲烷產(chǎn)量能達367mL/g-COD。經(jīng)過AF二級厭氧處理,COD去除率為94.3%,最終出水COD為197mg/L,可達國家二級排放標準(GB8978-1996)。經(jīng)過BAF深度曝氣處理,除氨氮