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    （國家自然科學(xué)基金面上項目，51378486，油脂酵母混菌發(fā)酵高效處理醇類發(fā)酵廢水機理與集總動力學(xué)研究，2014/01-2017/12，80萬元）
醇類發(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，使用油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類發(fā)酵廢水可望在處理廢水的同時獲得較高附加值的產(chǎn)品，以提高廢水處理過程中的經(jīng)濟效益。本項目以醇類發(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象，首先對醇類發(fā)酵廢水進行組分分析，鑒定了對酵母油脂發(fā)酵影響的各類物質(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“耦合代謝機理”；進而對比了發(fā)酵起始時進行混菌接種、發(fā)酵時通過補料方式加入其它酵母等混菌模式處理醇類發(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)境因素對基于醇類發(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)酵處理醇類發(fā)酵廢水的工藝；最后通過集總方法建立集總動力學(xué)模型實現(xiàn)“化繁為簡”，揭示了基于醇類發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵的有機物降解及產(chǎn)物積累規(guī)律并構(gòu)建了代謝網(wǎng)絡(luò)，通過動力學(xué)綜合分析獲得了醇類發(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，可以實現(xiàn)代謝網(wǎng)絡(luò)的快速分析。本項目獲得了一種醇類發(fā)酵廢水高效生化處理方法和一種基于醇類發(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)補充，有效促進生物質(zhì)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    1.首次針對生物煉制中的醇類發(fā)酵廢水以油脂酵母混菌發(fā)酵的模式進行生化處理；
2.首次以集總方法揭示油脂酵母混菌發(fā)酵對醇類發(fā)酵廢水中各有機成分的降解規(guī)律，以及醇類發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵對整體油脂發(fā)酵細胞生長與產(chǎn)物積累的影響規(guī)律；
3.首次闡明了油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類發(fā)酵廢水的“耦合代謝機理”；
4.通過基于醇類發(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)對混菌發(fā)酵底物消耗與產(chǎn)物積累的影響，進而指導(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。

    本項目由中國科學(xué)院廣州能源研究所獨立完成，其擁有完全自主知識產(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，基本沒有生產(chǎn)成本，且通過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，能實現(xiàn)一定的經(jīng)濟效益。

    本技術(shù)已獲得授權(quán)專利5件，技術(shù)儲備扎實，目前該技術(shù)繼續(xù)進行進一步創(chuàng)新與突破，其持續(xù)創(chuàng)新能力較強。

    本技術(shù)建立了油脂酵母混菌發(fā)酵處理醇類發(fā)酵廢水的工藝，通過結(jié)合模擬培養(yǎng)基與真實廢水環(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發(fā)酵廢水的“耦合代謝機理”，并通過集總方法建立集總動力學(xué)模型實現(xiàn)“化繁為簡”，揭示了醇類發(fā)酵廢水油脂酵母混菌發(fā)酵中有機物降解及產(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)的有機廢水處理技術(shù)，其在處理廢水的同時，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)實現(xiàn)系統(tǒng)偶聯(lián)，本項目為在同期執(zhí)行的國家科技支撐項目“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，可以合成微生物油脂、酵母多糖等高值產(chǎn)品，進一步提高工藝的經(jīng)濟效益，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，為進一步解決醇類發(fā)酵廢水COD及色度未達標的問題，課題組開發(fā)了一種新型的凹土基鐵碳微電解填料應(yīng)用于醇類發(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，并通過中科院STS計劃“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、河南等多個地方進行產(chǎn)業(yè)化推廣，進展良好。

    該技術(shù)主要用于處理醇類發(fā)酵廢水，其客戶主要為生物醇類（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)兩個環(huán)節(jié)進行流動，確保技術(shù)不斷更新。

    該技術(shù)主要用于處理醇類發(fā)酵廢水，其客戶主要為生物醇類（乙醇、丁醇）的生產(chǎn)商，需要在醇類發(fā)酵工業(yè)進行廣泛推廣，其產(chǎn)品定價應(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。