文章信息：
袁志强,李超,苑荣雪,朱南文,沈雁文,袁海平.利用富乙酸剩余污泥厌氧发酵液产中链脂肪酸[J].环境工程学报,,15(10):-.
doi:10./j.cjee.01075
研究背景
我国现有近座市政污水处理厂，年处理污水总量超亿立方米。市政污水经活性污泥法处理后，其中大部分污水有机物经由活性污泥代谢后被转化为微生物生物质，成为市政污水处理厂产量最大的副产物——剩余污泥的主要干物质成分。剩余污泥中的有机物是生产能源、燃料和高附加值化学品的潜在原料，具有较高的资源价值。厌氧消化是处理剩余污泥的常用技术，但其受限于停留时间长、沼气产率低、资源化产品单一等因素，该技术的资源回收效率与资源化产品经济价值等有待进一步提升。与此同时，由剩余污泥为底物搭建的“羧酸平台”具备打破传统厌氧消化产甲烷的限制因素，展现出更大的优势。
摘要
为实现剩余污泥的资源化利用，探索混菌体系中以剩余污泥为底物连续产中链脂肪酸（MCFAs）的可行性。研究基于乙醇/乙酸人工废水，采用热碱水解污泥-短期厌氧发酵-微生物碳链延长（CE）反应的“两相发酵”技术合成MCFAs，并逐步优化水力停留时间（HRT）与底物醇酸比以驯化厌氧污泥微生物。结果表明：在为期d的连续模式CE过程中，在醇酸比为2:1的条件下，驯化期（PhaseI~III）的HRT由20d逐步缩减至5d后，典型CE微生物Clostridiumsensustricto_12成为优势菌种，其相对丰度升至65.21%，但己酸产率仅为mg?(L?d)-1；当醇酸比提高至3:1（PhaseIV），己酸产率升至mg?(L?d)-1，MCFAs产物选择性明显提高。将实验期（PhaseV）系统中的底物置换为污泥厌氧发酵液，己酸产率依然稳定保持在mg?(L?d)-1，表明功能微生物组的结构稳定。宏基因组分析结果显示，逆向β-氧化（RBO）和脂肪酸生物合成（FAB）代谢通路均参与了CE过程的MCFAs合成；另外，相较于乙醇/乙酸人工废水，污泥发酵液可提高这2种代谢通路的关键酶丰度。研究确定了污泥连续发酵产MCFAs的可行性，并阐明了过程中微生物的生态功能机制，可为污泥资源化利用并制备高附加值产品提供参考。
结论
1)当HRT由20d优化至5d，醇酸比保持在2:1时，发酵体系中Methanobacterium的丰度明显降低，而关键产MCFAs菌Clostridiumsensustricto_12丰度为优势菌种，最大丰度为64.89%。然而，此时体系内堆积大量丁酸，证明通过HRT调整可洗脱污泥内竞争性产甲烷菌，对体系内微生物起到良好的驯化作用，但醇酸比偏低会导致电子供体不足，不能使得丁酸进一步延长为己酸。
2)当HRT为5d时，将醇酸比由2:1提升至3:1后，电子供体乙醇含量的促使丁酸进一步转化为己酸，此时己酸产率达到mg·(L·d)-1。同时，体系内微生物群落结构变化并不明显，说明乙醇含量并未对微生物造成抑制。
3)将底物由人工配制特定培养基转为热碱预处理污泥发酵液后，丁酸、己酸和辛酸的产率并未发生明显变化。尽管此时Clostridiumsensustricto_12丰度下降，但宏基因组学分析发现，体系内关键代谢通路RBO、FBA关键酶依旧保持较高丰度，说明体系具备一定的抗冲击能力，可连续高效生产MCFAs。
作者简介
袁志强，男，上海交通大学环境科学与工程学院级硕士研究生，本科毕业于江南大学。研究方向：有机质资源化的环境微生物技术。荣获年上海交通大学光华奖学金。
沈雁文，女，博士，上海交通大学环境科学与工程学院特别研究员，入选上海高校特聘教授“东方学者”岗位计划。研究方向：一碳资源（CH4、CO、CO2）的环境微生物转化技术，包括有机质厌氧消化产甲烷与中链脂肪酸、合成气发酵的高效气液传质生物反应器设计与碳代谢网络分析，以及厌氧氨氧化功能菌群的电子迁移与微生物组生态机制研究。主持国家自然科学基金、国家水专项子课题、国家重点研发计划子课题、上海市自然科学基金、上海市A类浦江人才计划等共7项，发表学术论文39篇，授权美国专利1项、国家发明专利3项，担任JournalofEnvironmentalSciences青年编委、以及EST、WR、JHM等多个环境领域期刊的独立审稿人。
推文撰稿：袁志强
责任编辑：靳炜
排版编辑：刘佩琼
最终审核：沈雁文
E方知库期刊群简介
E方知库期刊群由中国科学院生态环境研究中心发起，集结了中国环境科学研究院、生态环境部环境发展中心、水利部中国农业科学院农田灌溉研究所、中国水利学会、沈阳环境科学研究院、江西省科学院能源研究所、广东省科学院生态环境与土壤研究所、沈阳农业大学、农业农村部环境保护科研监测所、生态环境部南京环境科学研究所、中国环境报社有限公司、天津市城市管理研究中心、中海油天津化工研究设计院有限公司、中国石油集团安全环保技术研究院有限公司、中国蓝星（集团）股份有限公司等单位主办的25本优秀期刊。所属期刊包括JournalofEnvironmentalSciences（JES）、EcosystemHealthandSustainability（EHS）、ActaEcologicaSinica（AES）、《环境科学学报》、《环境科学》、《环境工程学报》、《环境化学》、《生态学报》、《生态毒理学报》、《环境保护科学》、《能源研究与管理》、《生态环境学报》、《中国环境管理》、《环境科学研究》、《环境工程技术学报》、《工业水处理》、《土壤通报》、《农业环境科学学报》、《农业资源与环境学报》、《生态与农村环境学报》、《环境卫生工程》、《油气田环境保护》、《灌溉排水学报》、《环境经济》、《膜科学与技术》。
E方知库成员刊
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇转载请注明：http://www.biyelunwena.com/lwck/43614.html
