藍(lán)藻定向發(fā)酵產(chǎn)丁酸的條件研究.pdf

1、近年來太湖藍(lán)藻暴發(fā)頻繁,作為太湖富營養(yǎng)化治理的重要應(yīng)急措施,大量藍(lán)藻被打撈、堆放。藍(lán)藻富含多種有機(jī)物質(zhì),如何資源化利用值得深入研究。將藍(lán)藻作為資源加以利用,變廢為寶,在改善環(huán)境的同時,獲得社會和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。本文提出將藍(lán)藻作為發(fā)酵產(chǎn)丁酸的原料加以利用的資源化方式,主要對太湖藍(lán)藻定向發(fā)酵產(chǎn)丁酸的條件優(yōu)化,為藍(lán)藻資源化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　 (1)提高藍(lán)藻厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁酸效率的方法。研究結(jié)果表明:不同的發(fā)酵初始pH值和不

2、同的預(yù)處理方法均可不同程度地影響丁酸產(chǎn)量。藍(lán)藻厭氧發(fā)酵的初始pH值為5時,丁酸產(chǎn)量最高,為2570 mg/L,且與其他實驗組相比有明顯優(yōu)勢。熱處理的最佳條件為80℃,處理時間30 min;酸法處理的最佳條件為pH值為4的條件下處理24 h;堿法處理的最佳條件為pH值為10的條件下處理24 h;微波法處理的最佳條件為中火條件下微波處理4 min。在各種預(yù)處理方法中,藍(lán)藻厭氧發(fā)酵后丁酸產(chǎn)量的大小關(guān)系為:堿處理＞熱處理＞微波處理＞酸處理＞空白

3、樣,其中堿法預(yù)處理的丁酸產(chǎn)量及有機(jī)酸產(chǎn)量均最高,其丁酸及有機(jī)酸產(chǎn)量分別為4390 mg/L和5962 mg/L。從整個厭氧發(fā)酵過程中各項指標(biāo)分析及工業(yè)化應(yīng)用方面考慮,堿法預(yù)處理更符合藍(lán)藻快速減量化、資源化的要求。
　　 (2)以四種有機(jī)酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)對厭氧顆粒污泥進(jìn)行脅迫處理,將脅迫后的污泥接種太湖藍(lán)藻進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)丁酸的實驗,考察單一有機(jī)酸及混合有機(jī)酸脅迫對提高藍(lán)藻厭氧發(fā)酵產(chǎn)丁酸的影響。結(jié)果表明,采用乳酸濃度2 g/

4、L、乙酸濃度6 g/L、丙酸濃度5 g/L和丁酸濃度12 g/L的混合有機(jī)酸脅迫污泥后產(chǎn)丁酸效果最佳,得到最大丁酸產(chǎn)量為10252 mg/L,比空白提高了139％。測定厭氧消化過程中蛋白酶和磷酸酶活性的變化,結(jié)果表明通過一定濃度的有機(jī)酸脅迫污泥,可以提高微生物的耐酸能力,進(jìn)而提高蛋白酶和磷酸酶的活性,最終達(dá)到提高丁酸產(chǎn)量的目的。
　　 (3)在藍(lán)藻厭氧發(fā)酵過程中添加營養(yǎng)物,通過調(diào)節(jié)添加營養(yǎng)物的濃度,找到促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)丁酸的最佳添加濃

5、度。本章考察了四種營養(yǎng)物:Fe、Fe2+、Ni2+和酵母浸膏。其中促進(jìn)效果最佳的是添加酵母浸膏,其添加濃度為0.25 g/L時產(chǎn)酸效果最佳,丁酸產(chǎn)量為6803 mg/L,是空白實驗組的1.90倍;其他營養(yǎng)物的促進(jìn)效果由高到低依次為:Fe2+濃度為0.1 g/L、Ni2+濃度為0.2 mg/L和Fe濃度為0.5 g/L。考察各種添加營養(yǎng)物對混合細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)丁酸的動力學(xué)參數(shù)的影響,結(jié)果表明:添加適量的四種營養(yǎng)物均可提高藍(lán)藻發(fā)酵的產(chǎn)丁酸量和最大