以污泥发酵液为底物产中链脂肪酸可行性研究

文章探讨了以剩余污泥发酵液为底物进行厌氧发酵生产高附加值产品——中链脂肪酸的可行性。研究结果表明:醇/酸比会显著影响中链脂肪酸产率,当醇/酸比为2∶1时,己酸产量为4.49 g/L,碳利用效率达84.4%;底物浓度对中链脂肪酸产率的影响主要为高浓度的乙醇和产物会对微生物有抑制作用,拟合分析表明,当底物浓度低于800 mmol/L时,抑制作用并不明显,但在600 mmol/L的底物浓度下,停滞期最短。综上,最佳条件为:醇酸比为2∶1,底物浓度为600 mmol/L。在最佳条件下,以剩余污泥发酵液为底物生产中链脂肪酸时,己酸产量高达6.2 g/L,表明以剩余污泥发酵液为底物产中链脂肪酸是可行的。

利用富乙酸剩余污泥厌氧发酵液产中链脂肪酸

为实现剩余污泥的资源化利用,探索了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。本研究基于乙醇/乙酸人工配制废水,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135 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20 d逐步缩减至5 d后,典型CE微生物Clostridium sensu stricto;2成为优势菌种,其相对丰度升至65.21%,但己酸产率仅为775 mg·(L·d)^(-1);当醇酸比提高至3∶1 (PhaseⅣ),己酸产率升至1 402 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1 400 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/乙酸人工配制废水,污泥发酵液可提高这2种代谢通路的关键酶丰度。本研究证实了污泥连续发酵产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提供参考。