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    （國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，51378486，油脂酵母混菌發(fā)酵高效處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水機(jī)理與集總動(dòng)力學(xué)研究，2014/01-2017/12，80萬(wàn)元）
醇類(lèi)發(fā)酵廢水的處理是現(xiàn)今生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)下游工藝的難點(diǎn)，使用油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水可望在處理廢水的同時(shí)獲得較高附加值的產(chǎn)品，以提高廢水處理過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目以醇類(lèi)發(fā)酵廢水為主要研究體系，以課題組保藏的油脂酵母為主要研究對(duì)象，首先對(duì)醇類(lèi)發(fā)酵廢水進(jìn)行組分分析，鑒定了對(duì)酵母油脂發(fā)酵影響的各類(lèi)物質(zhì)；然后在模擬培養(yǎng)基中研究了特殊培養(yǎng)基組成對(duì)油脂酵母發(fā)酵的影響規(guī)律，解釋不同菌株的“耦合代謝機(jī)理”；進(jìn)而對(duì)比了發(fā)酵起始時(shí)進(jìn)行混菌接種、發(fā)酵時(shí)通過(guò)補(bǔ)料方式加入其它酵母等混菌模式處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水的效果，并考察了培養(yǎng)溫度、接種量、初始pH等不同環(huán)境因素對(duì)基于醇類(lèi)發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵的影響規(guī)律，建立了油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水的工藝；最后通過(guò)集總方法建立集總動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)“化繁為簡(jiǎn)”，揭示了基于醇類(lèi)發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵的有機(jī)物降解及產(chǎn)物積累規(guī)律并構(gòu)建了代謝網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)動(dòng)力學(xué)綜合分析獲得了醇類(lèi)發(fā)酵廢水中油脂酵母各種生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的難易程度，化學(xué)平衡的變化等，可以實(shí)現(xiàn)代謝網(wǎng)絡(luò)的快速分析。本項(xiàng)目獲得了一種醇類(lèi)發(fā)酵廢水高效生化處理方法和一種基于醇類(lèi)發(fā)酵廢水的油脂發(fā)酵方法，可作為現(xiàn)有生物質(zhì)化工的技術(shù)補(bǔ)充，有效促進(jìn)生物質(zhì)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    1.首次針對(duì)生物煉制中的醇類(lèi)發(fā)酵廢水以油脂酵母混菌發(fā)酵的模式進(jìn)行生化處理；
2.首次以集總方法揭示油脂酵母混菌發(fā)酵對(duì)醇類(lèi)發(fā)酵廢水中各有機(jī)成分的降解規(guī)律，以及醇類(lèi)發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵對(duì)整體油脂發(fā)酵細(xì)胞生長(zhǎng)與產(chǎn)物積累的影響規(guī)律；
3.首次闡明了油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水的“耦合代謝機(jī)理”；
4.通過(guò)基于醇類(lèi)發(fā)酵廢水全組分分析的模擬培養(yǎng)基分析廢水中COD難降解物質(zhì)對(duì)混菌發(fā)酵底物消耗與產(chǎn)物積累的影響，進(jìn)而指導(dǎo)酵母混菌發(fā)酵工藝優(yōu)化與調(diào)控的研究方式比較新穎。

    本項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所獨(dú)立完成，其擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，該技術(shù)屬于新型環(huán)保技術(shù)，需要環(huán)境工程與生物化工技術(shù)的結(jié)合，在技術(shù)上較難獲取或復(fù)制。

    本技術(shù)主要用于廢水處理，基本沒(méi)有生產(chǎn)成本，且通過(guò)廢水處理可以回收富含微生物油脂、酵母多糖的酵母菌體產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

    本技術(shù)已獲得授權(quán)專(zhuān)利5件，技術(shù)儲(chǔ)備扎實(shí)，目前該技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新與突破，其持續(xù)創(chuàng)新能力較強(qiáng)。

    本技術(shù)建立了油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水的工藝，通過(guò)結(jié)合模擬培養(yǎng)基與真實(shí)廢水環(huán)境的研究，得到其較優(yōu)的混菌發(fā)酵模式，解釋了不同油脂酵母處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水的“耦合代謝機(jī)理”，并通過(guò)集總方法建立集總動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)“化繁為簡(jiǎn)”，揭示了醇類(lèi)發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵中有機(jī)物降解及產(chǎn)物積累的規(guī)律，構(gòu)建了代謝網(wǎng)絡(luò)。本技術(shù)不同于傳統(tǒng)的有機(jī)廢水處理技術(shù)，其在處理廢水的同時(shí)，可回收較多高值產(chǎn)品，可望替代或部分替代傳統(tǒng)技術(shù)。

    該技術(shù)可與上游的生物質(zhì)水解、水解液脫毒、丁醇發(fā)酵、產(chǎn)品分離純化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)偶聯(lián)，本項(xiàng)目為在同期執(zhí)行的國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“纖維素丁醇聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”提供一種處理丁醇發(fā)酵廢水的高效方法，且在處理廢水的同時(shí)，可以合成微生物油脂、酵母多糖等高值產(chǎn)品，進(jìn)一步提高工藝的經(jīng)濟(jì)效益，最終建成了一套1000噸/年的生物質(zhì)水解發(fā)酵制備生物丁醇的示范生產(chǎn)線。與此同時(shí)，為進(jìn)一步解決醇類(lèi)發(fā)酵廢水COD及色度未達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，課題組開(kāi)發(fā)了一種新型的凹土基鐵碳微電解填料應(yīng)用于醇類(lèi)發(fā)酵廢水，廢水COD去除率提高至97%以上，且廢水的色度幾乎完全去除，并通過(guò)中科院STS計(jì)劃“納米凹土基鐵炭微電解填料產(chǎn)業(yè)化示范”建成了一套1000噸/年的納米凹土基鐵炭微電解填料示范生產(chǎn)線。上述的兩條示范生產(chǎn)線（生物丁醇、鐵碳填料）顯示出較好的產(chǎn)業(yè)化前景，目前正在浙江、江蘇、廣東、四川、河南等多個(gè)地方進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，進(jìn)展良好。

    該技術(shù)主要用于處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水，其客戶主要為生物醇類(lèi)（乙醇、丁醇）的生產(chǎn)商，供應(yīng)商與客戶之間因環(huán)保的重要性聯(lián)系密切，資金可在研發(fā)-生產(chǎn)兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行流動(dòng)，確保技術(shù)不斷更新。

    該技術(shù)主要用于處理醇類(lèi)發(fā)酵廢水，其客戶主要為生物醇類(lèi)（乙醇、丁醇）的生產(chǎn)商，需要在醇類(lèi)發(fā)酵工業(yè)進(jìn)行廣泛推廣，其產(chǎn)品定價(jià)應(yīng)基于廢水的處理量與設(shè)備的安裝與調(diào)試成本等因素。