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我院教授课题组在城市污泥厌氧发酵定向产酸微生物调控机理方向取得进展

作者:刘和    编辑: 滕跃    发布日期: 2017-06-19  

城市污泥是污水处理过程中产生的副产物,需要对其进行合理的处理、处置,减少环境污染。污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸并实现资源化利用,是近年来污泥处理领域尤为关注的研究课题。有机酸可作为污水脱氮除磷的碳源、化工产品的原材料等等,具有多种用途。对污泥厌氧发酵进行调控,以实现定向产酸,得到预期组成的末端有机酸产物是目前的难点和发展方向。但是,由于污泥厌氧发酵的微生物菌群是一复杂体系,其产物是由多种短链有机酸构成的混合酸体系,这为下游的进一步加工利用带来了难题,限制了有机酸的资源化利用。

我院刘和教授团队多年来从事污泥厌氧发酵定向产酸的技术、工艺和基础理论研究。近日,该团队报道了城市污泥厌氧发酵过程中,复杂的有机底物是如何影响反应器内微生物优势种群的构成、代谢途径的切换以及底物中蛋白质、脂类、多糖的组成和厌氧发酵后的末端产物组成的关系。结果表明,有机底物中的蛋白质、脂类和多糖无论何种组成比例,乙酸均为第一优势脂肪酸。但是在蛋白质丰富的情况下,丙酸和戊酸的组成比例明显上升,而底物中淀粉、糖类丰富的条件下,丁酸和乙醇比例明显上升。这是由反应器中优势微生物种群以及微生物体内的代谢途径共同决定的。这一研究结果对于目前污泥厌氧发酵领域常见的共发酵工艺的调控,即,如何控制共发酵工艺中发酵底物的有机物构成,以得到预期组成的有机酸末端产物,实现定向产酸具有重要的理论和工程意义。

这一研究成果近日发表于生物技术与生物能源领域的国际权威期刊Biotechnology for Biofuel (2017,10:137),影响因子为6.444。论文第一作者为我院硕士研究生马惠君,通讯作者为刘和教授,研究得到了国家自然科学基金、国家科技支撑课题等项目资助。

上图:不同发酵底物构成下的优势微生物菌群组成。下图左:不同发酵底物构成下的微生物代谢途径。下图右:不同发酵底物消耗和厌氧发酵末端产物组成的关系。