利用富乙酸剩余污泥厌氧发酵液产中链脂肪酸

作者：袁志强; 李超; 苑荣雪; 朱南文; 沈雁文^*; 袁海平

来源：环境工程学报, 2021, 15(10): 3345-3357.

• 剩余污泥
• 中链脂肪酸
• 厌氧发酵
• 碳链延长
• 污泥增值化

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 stricto12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。

• 单位
  上海交通大学; 湖南碧臣环境能源有限公司; 环境科学与工程学院