混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.     

絮凝天然碱碱泥的絮凝剂产生菌的筛选及最佳产絮条件研究

从生活污水中分离得到一株在强碱性条件下能絮凝天然碱碱泥的高效絮凝剂产生菌EWY1,并通过稳定性试验证明了其具有较好的稳定性,经鉴定为肠球菌属(Enterococcus)中的盲肠肠球菌(E.cecorum).通过单因素试验和正交试验确定了该菌产絮凝剂的最佳培养基为:麦芽糖15 g·L-1,KNO3 1.2 g·L-1,KH2PO4 0.5 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.4 g·L-1,NaCl0.6 g·L-1,FeSO4·7H2O 0.008 g·L-1;该菌产絮凝剂的最佳培养条件为pH 7.0、温度30℃、摇床转速170 r·min-1.絮凝实验结果表明,用该菌产生的絮凝剂处理天然碱碱泥效果较好,絮凝率达到了89%.     

一株高效微生物絮凝剂产生菌的筛选与絮凝条件优化

从江西南昌赣江底泥中初筛分离出3株产絮凝剂的微生物菌株,复筛得到1株具有较高絮凝活性的絮凝剂产生菌,将其命名为A2。经过生理生化特征分析,初步将菌株A2鉴定为杆状细菌。试验结果表明,菌株A2对高岭土悬浮液的最佳絮凝生长条件是:碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵,pH值为7.5,温度为32℃左右。在最佳絮凝条件下,1%絮凝剂投加量对4%高岭土悬浮液的絮凝率达到88.7%。菌株A2具有较好的生物絮凝研究价值和应用前景。     

克雷伯氏菌生产絮凝剂M-C11的培养优化及其在污泥脱水中的应用

从活性污泥中筛选分离得到可产生微生物絮凝剂的克雷伯氏菌C11,对微生物絮凝剂M-C11的培养基碳源、氮源、无机盐等条件进行优化.探讨将微生物絮凝剂应用于活性污泥脱水时,pH、CaCl2投加量、M-C11投加量等因素对污泥脱水效果的影响,并与常规化学絮凝剂的调理效果对比分析.结果表明,絮凝剂M-C11生产的最优培养条件:30 g·L-1葡萄糖、2g·L-1NaNO3、0.5 g·L-1MgSO4分别作培养基碳源、氮源、无机盐,在37℃,150 r·min-1振荡培养48 h,絮凝活性高达91.70%.M-C11在pH为4~8、温度为20~60℃的范围内具有良好的絮凝稳定性.克雷伯氏菌产絮凝剂M-C11应用于调理污泥脱水,在pH为6、3 mL M-C11、4 mL CaCl2(1%)的最佳投加组合下,调理后污泥比阻(SRF)和含水率分别由原泥的11.64×1012m·kg-1和98.86%,降低至4.66×1012m·kg-1和83.74%,调理后的污泥脱水效果显著优于硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)等无机絮凝剂.微生物絮凝剂具有成本低廉、易生物降解、无二次污染等优点,且对污泥pH、盐度等条件具有良好的适应性,可作为新型高效的污泥脱水调理剂.     

一株产微生物絮凝剂菌株的筛选及特性

从活性污泥及土壤中筛选出一株产絮凝剂的霉菌－黑曲霉，该菌所产絮凝剂对高岭土的絮凝活性可达90％以上，黑曲霉的培养实验表明，其适宜生长的碳源为葡萄糖或蔗糖，氮源为豆芽汁或马铃薯汁；适宜的初始pH值为6.0；生长与分泌絮凝剂的合适温度范围为30－34℃；受培养温度的影响，絮凝效果最好的时间在50－60h。絮凝实验表明，用培养液处理高岭土悬浊液时有明显的絮凝效果，当废水pH左右时，絮凝效果最好。     

复合生物絮凝剂CBF-1的制备及其絮凝特性

采用机械混合的方法,将微生物絮凝剂MBF8与植物胶粉羧甲基改性絮凝剂CG-A复合制备了新型高效复合生物絮凝剂CBF-1.采用FT-IR、zeta(ξ)电位、透射电镜分析,确定了CBF-1的特征官能团、电荷性及分子胶束形态等物化性质;采用烧杯絮凝实验,探究了CBF-1的絮凝特性.结果表明,制备CBF-1的最佳CG-A∶MBF8质量复合比为4∶6;CBF-1为含少量沉淀物的淡黄色液体(不溶物0.013%),有效成分为0.5%,pH6.1,相对粘度1.72;有效成分0.1%时等电点约pH1.5;主要特征官能团有羟基、羧基、氨基、酰胺基及磷酸基.采用PAC(3mg·L-1)+CBF-1(1.0～8.0mg·L-1)复配絮凝,适用的pH为6.0～10.0,离子强度为0.5～5.0mmol·L-1;对浊度100NTU的高岭土悬浊液,在最佳条件PAC(3.0mg·L-1)+CBF-1(1.0～2.0mg·L-1),pH8.0,离子强度3.0mmol·L-1下,浊度去除率>92%,残余铝<75μg·L-1;对浊度6～300NTU的水,浊度去除率为61%～98%.     

高絮凝活性酿酒酵母菌株筛选及其培养条件研究

从实验室保藏菌种中筛选到1株具有高絮凝活性的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株,利用其发酵液进行絮凝实验,结果表明:该絮凝剂对4 g/L、pH为7的高岭土悬浊液有很好的絮凝效果;该菌株产絮凝剂的最佳培养条件:碳源为葡萄糖,氮源为蛋白胨,培养温度为30℃,初始pH值为5.5,液体震荡培养96 h后絮凝率最高可达92.6%。     

高效产絮凝剂Pseudomonas alcaligenes培养条件优化及应用研究

以筛选出的一株高效絮凝剂产生菌产碱假单胞菌PS-25为试验菌种,采用单因素试验方法确定最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为黄豆饼粉。采用正交试验设计方法,对该菌产絮凝剂的培养条件进行优化研究,得到最佳培养条件是:碳源为葡萄糖(20.0g/L)、氮源为黄豆饼粉(4.0g/L)、培养基初始pH值为6.5、培养温度为30℃、接种量5%(V/V)、通气量为160r/min。在最佳培养条件下,PS-25产生的絮凝剂对高岭土悬浊液絮凝率达95.77%,且对多种实际废水都有较好的净化效果,其中对浊度的去除率均在91%以上,对色度的去除率均在80%以上,对废水中COD的去除率为54.25%～90.33%。     

复合菌利用酱油废液制备生物絮凝剂及其絮凝特性分析

利用酱油曲霉(Aspergillus sojae)和毕赤酵母(Pichia membranifaciens)复合菌以酱油酿造废液作为培养基生产生物絮凝剂,研究了外加碳源、外加氮源、培养基的初始pH值以及酱油酿造废液浓度等因素对絮凝剂产量及絮凝剂活性的影响,并考察了所制备絮凝剂的絮凝特性.结果表明,酱油酿造废液稀释1倍,加入5g/L乙醇作为补充碳源,不需添加氮源,调节pH值至5.0左右,培养30h,生物絮凝剂的产量可达到5.92g/L.实验制备的生物絮凝剂具有较好的絮凝效果,对高岭土悬浊液的去除率达到98.3%;对酱油废水、酿酒废水、生活污水、乳品废水等实际废水的浊度的去除率78.2%~92.3%,COD去除率为64.2%~85.2%.     

奇异变形杆菌TJ-1产絮凝剂的培养基优化研究

从活性污泥中分离出1株新型高效产絮凝剂菌TJ-1,经16S rDNA相似性分析鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis),这是首次发现奇异变形杆菌能产微生物絮凝剂,对其进行了产絮凝剂培养条件优化研究.结果表明,TJ-1菌产絮凝剂的最佳培养基成分为:葡萄糖10g,蛋白胨1g,MgS040.3g,KH2PO42g,K2HP04 5g,去离子水1L,pH=7.0.絮凝实验结果表明,该菌在最佳培养条件下所产絮凝剂对高岭土悬液的絮凝率达到92%.     

酵母提取物对葡萄糖发酵生产生物破乳菌Alcaligenes sp. S-XJ-1的影响

以从石油污染的土壤中筛选出1株生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1为对象,考察了以葡萄糖为碳源时添加酵母提取物对生物破乳菌菌体性质、破乳性能以及菌体元素组成的影响.结果表明,酵母提取物的投加能够有效提高生物破乳菌产量,在酵母提取物浓度为5 g.L-1时,生物破乳菌产量达到3.0 g.L-1,此时葡萄糖利用率亦达到最大的58%.随着酵母提取物的投加浓度的增大,培养得到的菌体破乳性能提高,在投加浓度为10 g.L-1时,破乳率达到76%;而培养得到的菌体C/N有所降低,对其菌体表面蛋白进行提取测定发现菌体总蛋白含量升高,这与FTIR分析破乳菌菌体表面蛋白质类物质提高的结论一致.推测该生物破乳菌菌体蛋白含量的提高增强了菌体的破乳性能,菌体蛋白类物质是影响其破乳性能的关键组分之一.     

有机碳源作用下厌氧氨氧化系统的脱氮效能

采用ASBR厌氧氨氧化反应器,研究不同有机碳源及浓度变化对厌氧氨氧化菌活性与反应器脱氮性能的影响.实验结果表明,当葡萄糖浓度为200 mg·L~(-1)时,厌氧氨氧化活性下降84.2%;当乙酸钠浓度低于120 mg·L~(-1)时不但不会抑制厌氧氨氧化菌的活性,还在一定程度上促进了厌氧氨氧化反应的进行;蔗糖对厌氧氨氧化的促进作用与乙酸钠类似,当浓度为80mg·L~(-1)时,最大比厌氧氨氧化速率提高了25.0%;柠檬酸三钠对厌氧氨氧化反应几乎没有影响,当有机物浓度为80 mg·L~(-1)时,最大比厌氧氨氧化速率达到最大.有机碳源对厌氧氨氧化的促进作用由大到小为:蔗糖乙酸钠柠檬酸三钠葡萄糖.有机碳源作用下,厌氧氨氧化反应可协同反硝化反应去除系统中的硝态氮,提高了系统总氮的去除率.     

葡萄糖补料对白腐真菌P.chrysosporium产木质素降解酶的影响

为了提高木质素降解酶的产量,采用氮限制培养基(C/N=56.0/8.8),研究了葡萄糖补料对P.chrysosporium产木质素降解酶的影响.结果表明,在培养第1d即接种24h后进行葡萄糖补料,可以刺激菌丝体的生长和产酶,补料浓度达到2g·L-1时,补料体系中的MnP酶活可提高至空白对照样(不进行补料)的2.5倍.同时,对葡萄糖分批补料方式进行的试验结果显示,培养过程中每24h进行1次补料,葡萄糖补料终浓度为1.5g·L-1的补料方式,与每48h的补料方式相比,产酶效果更好.MnP酶活峰值和达到峰值时酶的总产量可提高至空白对照样(不进行补料)的2.7倍和3.0倍,且酶活能够在200U·L-1以上稳定4d.实验结果说明,葡萄糖补料可以有效刺激白腐真菌产酶,且连续低浓度葡萄糖补料可获得较优的产酶效果.     

猪粪堆肥中一株溶磷菌的筛选鉴定及溶磷能力初步测定

从猪粪堆肥中分离纯化得到一株具有较强溶磷能力的菌株PSM-1,进行了形态学和分子生物学鉴定,研究了其溶磷能力和遗传稳定性.结果表明:通过菌落形态和ITS基因序列分析鉴定,菌株PSM-1为产黄青霉(Penicillium chrysogenum);在3种不同无机磷源液体培养基中其溶磷量依次为Ca3(PO4)2(138.36 mg·L-1)Fe PO4(117.38 mg·L-1)Al PO4(113.76 mg·L-1),且PSM-1的溶磷量均与培养液p H值呈现出显著负相关性;以葡萄糖为碳源、硝酸铵为氮源时,菌株PSM-1的溶磷量最高可达195.67 mg·L-1,比初始有效磷高141.42%;该菌株对碳源和氮源的利用效率分别依次为:葡糖糖蔗糖麦芽糖淀粉,硝酸铵硝酸钾硫酸铵草酸铵;经过20次传代培养后PSM-1的溶磷量保持在(124.54±3.50)mg·L-1,说明其溶磷遗传稳定性良好.研究表明:PSM-1菌株具有良好的溶解无机磷的能力,在土壤微生态改良方面具有重要的应用潜力.     

蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa-15的异养培养条件优化及污水养殖

为了提高微藻的生物量及油脂产量以降低微藻生物柴油的生产成本,采用光异养培养模式对蛋白核小球藻进行培养,确定其最适生长的碳源为葡萄糖,氮源为大豆蛋白胨.采用响应面设计的方法对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa-15光异养培养过程中的最佳碳氮源浓度进行了优化,在葡萄糖含量为17.53 g.L-1,大豆蛋白胨含量为8.67 g.L-1时,生物量最大产量为0.63 g.(L.d)-1,与模型预测结果[0.62 g.(L.d)-1]基本吻合,此时其油脂含量为19.25%,油脂产量达到121.3mg.(L.d)-1.污水养殖结果显示,在以北京市城市生活污水为培养基的情况下,微藻Chlorella pyrenoidosa-15对污水具有良好的净化能力,COD的去除率达到80.9%,总氮的去除率达到69%,同时其也具有较好的产油效率,生物量和油脂含量分别可达到1.00 g.L-1和24.12%,具有进一步研究的理论及应用价值.     

碳源和氮源对异养硝化好氧反硝化菌株Y1脱氮性能的影响

从焦化废水活性污泥中筛选到一株高效脱氮细菌,命名为Acinetobacter sp.Y1.本实验对菌株Y1在不同碳源、氮源、碳氮比及底物浓度下的脱氮特性进行了研究,结果表明,菌株Y1可以利用氨氮、亚硝氮和硝氮生长,不能利用羟胺;以氨氮为唯一氮源进行硝化作用时,柠檬酸钠和乙酸钠是最佳碳源,最佳碳氮比为15,菌株Y1可降解高浓度氨氮,在36h内将400 mg·L-1氨氮全部去除,1600 mg·L-1氨氮的去除率可达21.3％,最大降解速率随着初始氨氮浓度的升高而增大.以硝氮或亚硝氮为唯一氮源进行反硝化时,菌株Y1可以适应高浓度氮源但不能完全去除氮源,当碳氮比为20,经36h培养硝氮和亚硝氮的去除率均达到100％.     

1株分离自煤矿废水的铁硫氧化细菌LY01的鉴定及其氧化特性研究

从贵州省某煤矿废水中分离出1株嗜酸性的铁硫氧化细菌菌株LY01,经过对该菌株的形态特征、理化特征检测及16S rRNA序列分析,初步鉴定菌株LY01为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans).在无机盐培养液中菌株LY01可以从氧化Fe2+、单质硫(S0)及黄铁矿(FeS2)获得能量生长,对Fe2+的氧化速率最快,反应30 h即可将44.2 g.L-1的FeSO4.7H2O完全氧化,菌体细胞达到4.2×107个.mL-1;反应21 d可将溶液中10 g.L-1含量的S0氧化6.7%,溶液中SO24-浓度达2 001 mg.L-1,菌体细胞达到8.9×107个.mL-1;反应20 d可将溶液中30 g.L-1含量的FeS2氧化10%,溶液中SO24-浓度达4 443 mg.L-1,菌体细胞达到3.4×108个.mL-1.研究重金属离子Ni2+、Pb2+对菌株LY01氧化FeS2活性的影响,结果发现10～100 mg.L-1的Ni2+对菌株LY01氧化FeS2活性有一定的影响,而10～100 mg.L-1Pb2+对菌株LY01氧化FeS2的活性无影响.     

耐高氨氮异养硝化-好氧反硝化菌TN-14的鉴定及其脱氮性能

从环境中筛选出1株耐高氨氮、具有产絮、异养硝化-好氧反硝化能力的新菌株TN-14,对其进行生理生化特征及分子鉴定、异养硝化-好氧反硝化能力以及产絮性能的考察,并研究其与耐氨氮能力以及对高氨氮猪场废水的除污性能.根据菌株生理生化特征以及分子鉴定结果,可初步确定菌株TN-14为不动杆菌Acinetobacter sp..异养硝化反应体系中,24 h内菌株TN-14对氨氮、总氮的去除率分别达到97.13%和93.53%;硝酸盐反硝化体系中,24 h内硝态氮从94.24 mg·L-1降到39.32mg·L-1,硝态氮的去除率达到58.28%,反硝化速率为2.28 mg·(L·h)-1;亚硝酸盐反硝化体系中,亚硝态氮从反应初始浓度97.78 mg·L-1下降到21.30 mg·L-1,亚硝态氮去除率达78.22%,反硝化速率为2.55 mg·(L·h)-1.菌株TN-14具有良好的产絮特性,其培养液对0.4%的高岭土悬浊液的絮凝率可达94.74%;菌株TN-14能够在氨氮高达1200 mg·L-1的环境下生长.菌株TN-14对实际猪场废水中的COD、氨氮、总氮和总磷去除率分别达到85.30%、65.72%、64.86%和79.41%,在实际高氨废水生物处理中具有良好的应用前景.     

合成氨废水短程反硝化特性研究

取自强化A/O工艺处理合成氨废水中试装置的活性污泥,在pH、碳源和温度均不为限制性因素条件下,短程反硝化和全程反硝化均为零级反应.结果表明,相对于全程反硝化,短程反硝化可以节约14.1%的碳源和55.7%的反硝化时间;初始NO2--N为36.82 mg.L-1时反硝化最快,比反硝化速率（以NO2--N/VSS计）为0.509 g.（g.d）-1;pH为7.5时反硝化速率最快,实际运行中应避免缺氧区pH〉9;选择性增殖的反硝化菌对甲醇和乙醇形成了良好的适应性,却对葡萄糖和乙酸等其它低分子易降解有机物产生了不适应性.     

沙漠化过程中科尔沁沙地植物-土壤系统碳氮储量动态

研究了科尔沁沙地不同沙漠化阶段(潜在、轻度、中度、重度和严重沙漠化)植物-土壤系统的有机碳与氮储量,以揭示沙漠化对碳氮动态的影响.结果表明,从潜在沙漠化到轻度、中度、重度和严重沙漠化,生物量(地上与地下)有机碳储量分别下降26.4%、51.0%、79.0%和91.0%,生物量氮储量分别下降33.6%、66.9%、87.4%和93.2%;土壤有机碳储量分别下降52.2%、75.9%、87.0%和90.1%,土壤全氮储量分别下降43.5%、71.0%、81.3%和82.7%.植物-土壤系统的有机碳与氮储量大小为:潜在沙漠化(C:5 266 g·m^-2和N:534 g·m^-2)>轻度沙漠化(C:2 619 g·m^-2和N:303 g·m^-2>中度沙漠化(C:1368 g·m^-2和N:156 g·m^-2)>重度沙漠化(C:715 g·m-^-2和N:99 g·m^-2)>严重沙漠化(C:517 g·m^-2和N:91 g·m^-2).研究结果表明,生物量碳氮储量的衰减在沙漠化后期(从重度到严重)快于沙漠化初期(从潜在到轻度),而土壤碳氮储量的衰减在沙漠化初期快于沙漠化后期;沙漠化过程中土壤有机碳储量的衰减要快于全氮,而生物量氮储量的衰减在沙漠化初期快于碳,在后期则相反.