[發明專利]一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法

有效

• 申請號: 201410098424.6
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103834697A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 陳志強;郭子瑞;溫沁雪;黃龍;杜茂安
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C12P7/62
• 分類號: C12P7/62
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明屬于市政污泥資源利用與生物可降解塑料合成領域，具體涉及采用SBR好氧工藝馴化好氧顆粒污泥來合成聚羥基烷酸酯(PHAs)。

背景技術

聚羥基烷酸脂（Polyhydroxyalkanoates，簡稱PHAs或PHA）是一類由多種原核微生物在不均衡營養條件下合成，并存儲于細胞內的脂類聚合物，在微生物代謝中起到積累碳源，平衡細胞內外離子的作用。其化學、物理性質與化學合成塑料相似，并且PHA可以在自然界中被微生物完全分解利用，是一種很有應用前景和開發價值的新型環保材料，有望解決目前普遍存在的白色污染問題。

目前PHA的生產主要以純菌培養發酵為主，且往往以高純度糖類為基質，培養條件苛刻，致使PHA生產成本居高不下。活性污泥法是城市污水處理廠的生物處理工藝中的核心工藝，活性污泥是包含了細菌、真菌、原生動物、后生動物的復雜微生物的體系。已有研究表明活性污泥污水處理的工藝中，具備PHA合成能力的菌類普遍存在，說明利用混合菌群進行PHA合成完全可行。利用活性污泥混合菌群合成PHA可有效降低成本，但也存在著馴化時間長、反應器運行不穩定及合成的PHA含量低等局限性，成為其產業化生產的瓶頸。

好氧顆粒污泥與普通活性污泥相比具有緊實的結構和良好的沉降性能，可使反應器中保持較高的污泥濃度，能承受高有機負荷和水質波動帶來的沖擊，且大多數好氧顆粒污泥的馴化均在SBR中進行，大部分馴化PHA富集菌也用此裝置。但現有合成PHA方法中易發生污泥膨脹，導致反應器穩定性差，最終崩潰，目前還沒有一種有效的方法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現行合成PHA方法中易發生污泥膨脹，導致反應器穩定性差，最終崩潰的問題，而一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法。

本發明的一種采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料的方法，它是按照以下步驟進行的：一、取活性污泥于高徑比為10:1的SBR反應器內，使反應器內污泥濃度達到3000～5000mg/L；

二、以6～8h為一個運行周期，運行SBR反應器，所述的SBR反應器一個周期的運行過程如下：進水完成后，在SBR反應器的溫度為23℃～27℃條件下，開始曝氣，在SBR反應器內溶解氧從2～3mg/L躍增到6～7mg/L后，繼續曝氣至當前周期結束的前30min，停止曝氣，然后進行沉淀3～5min，排水；其中，進的水含有碳源、氮源和磷源，其化學需氧量為5000-10000mg/L，且底物碳、氮和磷元素的濃度滿足C:N:P=（110～90）:（7～5）:1；

三、按步驟二的運行周期操作，以每天3～4個運行周期，運行SBR反應器，污泥停留時間為1～10天，收集每天排出的泥水混合液；

四、將收集的泥水混合液置于批次反應器中靜置后，去除批次反應器一半體積的上清液，收集沉淀物，加入與去除上清液等體積的碳源，然后進行曝氣，在反應器內溶解氧含量從2～3mg/L躍增至6～7mg/L后，停止曝氣；

五、重復步驟四的操作6～8次，即完成采用好氧顆粒污泥合成生物可降解塑料。

本發明包含以下有益效果：

本發明在接種活性污泥后，顆粒污泥的馴化期與PHA菌的篩選富集同步進行，不需要單獨考慮污泥恢復期，從而縮短了合成PHA的周期；本方法在常溫下通過監測溶解氧與減少沉淀時間以實現顆粒污泥和PHA富集階段的快速馴化，從而對混合菌群進行強制篩選，且周期多、合成速度快，有助于實現污泥的資源化。

本發明中采用選擇性排泥的培養方法，將市政活性污泥馴化成具有良好PHA合成能力的好氧顆粒污泥，其原理是基于具有PHA合成能力的好氧顆粒污泥在底物充盈階段可以快速攝取底物以細胞儲存物（PHA形式）存在于細胞中，故在充盈末期此類菌群的沉降性能優于普通活性污泥，且顆粒污泥性能穩定，不易發生絲狀菌膨脹。所以通過本發明提供的好氧顆粒污泥培養方法，即通過選擇性排泥方法，利用選擇壓將具有PHA合成能力的顆粒污泥馴化出來，不具備PHA合成能力的菌群篩選掉。

本發明利用好氧顆粒污泥合成PHA，采用選擇性排泥的模式培養顆粒污泥，同時對于PHA富集菌進行篩選，成功培養出具有PHA富集能力的顆粒污泥。在反應器啟動運行30天內顆粒污泥的PHA最大合成能力即可達到細胞干重的55%以上，大大縮短了馴化時間、留存下PHA合成能力強的目標菌群。

附圖說明

圖1為本發明PHA合成流程圖；為進水為曝氣為沉淀為排水靜置；