1材料与方法11实验材料活性污泥分别取自广州珠江啤酒厂、广州四明燕塘乳业公司、广州广美食品厂和广州大坦沙生活污水处理厂。
2.2模拟废水3方法3.1活性污泥积累PHA菌群的调查与筛PHA积累菌群的调查：对不同来源的活性污泥进行苏丹黑染色，于显微镜下观察活性污泥细胞形态。
PHA积累菌的筛选：采用尼罗兰平板筛选法。在已有的报道中，PHA多由纯菌发酵生产，但由于成本过高，限制了它的商业化应用规模。因此寻求能利用廉价底物的菌株和采用经济的发酵生产模式是降低PHA生产成本的有效途径。据报道，已发现活性污泥可积累PHA，有发酵生产PHA的潜力。食品工厂的废水含有高浓度有机物，需要进行处理才能排放。在处理的同时产生大量的剩余污泥，也需进行厌氧分解或填埋处理，增加了成本。若能利用食品工厂的活性污泥以食品废水为原料发酵生产PHA，既处理废水，又变废为宝，这是一个具有多重意义的设想。因此，本文对不同食品厂活性污泥PHA积累特点及其发酵条件进行研究，以期为这一PHA生产新途径的发展提供一定的基础性数据资料。
广东省自然科学基金资助项目（No. 1.3.2活性污泥的驯化从污水处理站取回的活性污泥经3 ~120g/L湿重力口入自制的盛有3L模拟废水的4LSBR（se quencingbatchreactor序批式反应器）中。每天经过3个循环，每个循环8h缺氧（不曝气）2h，曝气4h，沉淀1h，排出1/3的上清液（0.5h），加入等量新鲜培养基（0.活性污泥的发酵待活性污泥经驯化稳定后，直接或添加从活性污泥中分离并扩大培养24h的PHA积累菌菌液用模拟废水进行发酵发酵采用SBR运作模式，分别于4L反应器和7. 5L发酵罐中进行。
分析测定1.3.4.1污泥干重的测定参照的方法。
1.3.42PHA提取及定量分析称取8g左右细胞干粉，置于索氏抽提器中，加入100mLCCU，80C水浴下抽提24h，冷却后的CCl4溶液先经过滤，再于60°C水浴下100r/min旋转蒸发至5mL，加入45mL甲酉褚振荡，4000r/min离心0.5h，取沉淀再用CCLt10mL溶解，加入90mL甲醇振荡，4000r/min离心0.5h，重复2~3次至沉淀呈乳白色，80C烘至恒重。称量，计算PHA产率，并作下面分析。
1.3.4.4PHA熔点测定参照的方法。
2结果与分析1活性污泥积累PHA的显微观察分别对不同来源的原始活性污泥进行显微观察。结果表明，活性污泥中微生物形态复杂，有的聚集在一起生长，形成菌胶团，有的则游离于菌胶团之外，其形状有杆状、球状、椭圆状、丝状、链状等，还有原生动物。因PHA经苏丹黑染色后呈蓝黑色。
活性污泥中PHA积累菌显微照片22活性污泥驯化前后PHA含量在相同条件下对各厂活性污泥进行驯化培养，结果（表1）表明，不同来源活性污泥积累PHA能力存在差异，未经驯化的大坦沙污水处理厂原始污泥中PHA含量仅0.066%而含量最高的广美食品厂污泥中也仅含有0.798%.但经驯化培养后，所有污泥中的PHA含量均大幅提高，其中珠江啤酒厂活性污泥中的PHA含量达10. 5%，增加了105倍，说明该驯化条件较适合上述活性污泥中PHA积累菌的富集，镜检也发现驯化后的污泥中丝状菌的数量和胞内PHA的产量均有所增加。
表1不同来源活性污泥积累PHA的能力比较污泥来源原始污泥PHA含量/%驯化污泥PHA含量/%增加倍数大坦沙四明燕塘广美珠啤2.3活性污泥发酵生产PHA鉴于珠江啤酒厂全年生产啤酒，污水中营养成分稳定，季节性影响较小，且该厂驯化后的活性污泥PHA含量高，故以其污泥作为发酵菌种（群）。发酵结果（表2）表明：（1）活性污泥发酵后的PHA产量均较原始污泥（表1）提高100倍以上，也较驯化污泥高；2）2种发酵容器相比，以发酵罐为好，其生物量及PHA产量均高于反应器，其平均提高幅度分别为6.7%和24.8%；（3）添加PHA产生菌球衣菌W99136有利于提高PHA的产量，且随着添加比例增加，PHA的提高幅度增大，当添加量为8%时，反应器和发酵罐中PHA含量分别比对照（驯化活性污泥）高27.表2活性污泥发酵生产PHA发酵方式及容器菌种细胞干重含量/%驯化活性污泥4LSBR反应器驯化活性污泥一驯化活性污泥75L发酵罐驯化活性污泥一PHA的结构用1H-NMR对珠江啤酒厂活性污泥发酵生产PHA的结构进行了分析，为羟基丁酸（HB）与羟基戊酸（HV）的共聚物（PHBV）。产品熔点为165C，介于PHB和PHV之间（见表3）。
表3熔点测定样品标样PHB标样PHV活性污泥合成PHA熔点/°c 3讨论活性污泥是废水处理系统中自然形成的微生物与有机物的聚集体，其微生物种类非常复杂。本研究表明，不同食品厂和生活污水处理厂的活性污泥均含有多种形态的PHA积累菌，但原始条件下积累菌的比例及PHA含量均较低。这可能是由于污水处理过程中，不满足PHA的积累条件。采用SBR系统对活性污泥进行驯化对于提高PHA积累菌的比例和PHA产量有非常显著的效果。在该系统中，利用缺氧-好氧交替处理的方式，污泥与模拟废水先在缺氧条件下混合，然后进行曝气处理，处理后的废水通过沉淀与活性污泥分离，沉淀后的活性污泥又在缺氧条件下与废水混合，如此重复循环，可使PHA积累菌富集，PHA的产量提高，这与Satoh等131的实验结果一致。
通常活性污泥曝气池中污泥浓度（MLSS）较低，欲发酵生产PHA，必须进行高密度培养。因此，本实验将驯化的污泥离心后以85~120g/L的湿重于SBR中进行高密度培养，并加大模拟废水中有机物的负荷，加强循环供氧。结果表明，污泥的沉降性能比较好，符合污水处理的要求，同时也提高了污泥生物量和PHA产量。
2种发酵方式，从生物量和PHA产量指标考察，发酵罐优于SBR反应器。其原因可能是由于pH在中性偏碱的条件下有利于细胞的生长和PHA的积累。
本实验中采用的是自动发酵罐，pH容易控制，稳定在7.0~8.0，而反应器的pH为自然状态。
为了提高活性污泥PHA的产量，实验中尝试加入活性污泥中PHA积累菌球衣菌W99136与活性污泥共发酵结果PHA产量提高幅度较大，但系统中有少量的污泥浮起，对污泥的沉降性能有不利影响。今后添加何种PHA产生菌及工艺的改进还有待探讨。
对本实验结果进行综合分析，有关主体是可能的。与纯种发酵生产PHA相比，不但可节省培养细胞所消耗的营养和缩短培养时间，而且可减少剩余活性污泥处理量，还可变废为宝，降低废水处理成本。但是，还有一些问题如将废水处理与PHA生产如何更有效耦合、如何进一步提高PHA的产量等还需深入研究。
致谢：本校食品学院95级同学韩玉兰、郭少娟曾参加部分工作，特此致谢。
汇荣流体（http://www.servo-valve.cn/） |
