摘要:
通过自主设计的多级厌氧反应器,用于观察处理螺旋霉素工业发酵菌渣的效果。经过120天的连续补料运行,前两个月在OLR为1.27 kgCODm-3d-1的条件下,每一级罐体产气不稳定并出现“产气后移”的现象,通过暂停补料的方法使得产气恢复。在OLR为1.82和2.73 kgCODm-3d-1的条件下,各级罐体产气稳定,没有出现明显的产气后移现象。说明多级厌氧反应器运行起初需要两个月左右的驯化时间,一方面增加各级罐体的活性污泥量,另一方面驯化每一级罐体的厌氧微生物以适应不同条件下的物料。经过驯化后在OLR为1.82和2.73 kgCODm-3d-1的条件下,总产气量分别达到20 L/d和25 L/d.对比发现:第二阶段OLR的增加量(43%)和产气增加量(50%)相当,而第三阶段产气量的增加(25%)远比比OLR(50%)的增加量低,说明在OLR达到2.73 kgCODm-3d-1时出现一定的抑制率,但整体产气能力没有受到影响。菌渣中残留的螺旋霉素在经过约两个月的驯化之后,降解率达到90%以上。在第三阶段的102和112天出料结果表明螺旋霉素总降解率达到97%,且70%的降解率在1#罐体中发生,同时料液的抑菌活性也大大降低。螺旋霉素发酵菌渣中残留的螺旋霉素在厌氧处理过程中几乎能被完全降解,基于这个发现,以螺旋霉素Ⅰ为研究对象,观察到螺旋霉素Ⅰ厌氧消化过程中主要的三种降解产物,按照厌氧过程出现时间分别命名为P-1、P-2和P-3.根据三种降解产物在厌氧消化过程的浓度变化,推测P-1和P-2是中间降解产物,而P-3是最终降解产物。经过分离纯化,分别得到P-1和P-3的纯品粉末,P-2只分离得到微克级的溶液。质谱鉴定,三种降解产物的分子量分别是844 amu(P-1)、525 amu(P-2)和527 amu(P-3).通过P-1与螺旋霉素Ⅰ的核磁数据对比证实,P-1是螺旋霉素Ⅰ经过19位醛基加氢还原的产物;通过P-2的MS2数据推导证实,P-2是螺旋霉素Ⅰ经过碳霉糖-碳霉氨糖水解得到的降解产物;通过P-3的一维和二维核磁数据证实,P-3是螺旋霉素Ⅰ经过19位醛基加氢还原和碳霉糖-碳霉氨糖水解两步反应得到的降解产物。由此推导出螺旋霉素Ⅰ的厌氧降解行为:螺旋霉素Ⅰ首先经过19位醛基加氢还原和碳霉糖-碳霉氨糖的水解分别得到降解产物P-1和P-2,然后P-1再经过碳霉糖-碳霉氨糖的水解或P-2再经过19位醛基加氢还原得到P-3.MIC试验测定,P-3和P-1的生物活性相对于螺旋霉素Ⅰ降低了4倍。考虑到分子量的差别,螺旋霉素Ⅰ完全降解为P-3后料液生物活性降低85%。