氢氧化钠和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响

为提高水稻秸秆生物转化产糖效率,分别用氢氧化钠和碱性双氧水对其进行预处理,并考察处理液浓度、温度和时间对木质纤维素酶解糖化效果的影响. 通过分析预处理前后水稻秸秆组分和结构变化,揭示氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响机理. 结果表明:①在80 ℃的条件下,使用1.25%的氢氧化钠对水稻秸秆水浴处理3 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为480.81 mg/g. ②在50 ℃的条件下,使用碱性双氧水(1.5%的氢氧化钠+2%的双氧水)对水稻秸秆水浴处理5 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为575.85 mg/g. ③与未预处理的水稻糖化效果(132.7 mg/g)相比,经氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆酶解产糖率分别提高了262.3%和336.2%. ④扫描电镜显示,经氢氧化钠和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆的比表面积均显著增加,表面结构更加疏松. ⑤红外光谱和X射线衍射光谱表征显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理均可消解水稻秸秆中的木质素并使其转化成纤维素,从而可以促进后续的酶解糖化效果. 研究显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理都能较好地促进水稻秸秆的酶解糖化过程,得到较高的糖含量.      

甘蔗渣和稻草秸在亚/超临界水中液化的初探

采用亚/超临界水解方法进行了甘蔗渣和稻草秸液化的实验研究,考察了反应温度、质量比(秸秆/水)对纤维素液化转化所得还原糖产率的影响.研究结果表明:(1)反应温度为350℃,固液比为1∶4时,甘蔗渣转化为还原糖的产率与浓度最大,产率达31.8%,浓度为127 g/L;(2)稻草秸在333℃,固液比为1∶3.6时,还原糖产率...     

糠醛渣纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行纤维素酶解研究,考察了预处理方式、酶用量、底物浓度和酶解时间对糠醛渣酶解的影响,并将其与稀酸预处理的玉米芯进行对比.结果表明,未经处理的糠醛渣由于酸性较强并含有糠醛等抑制性的物质,不能直接用于酶解,水洗和Ca(OH)₂脱毒法都可以显著提高糠醛渣的酶解效果;水洗糠醛渣的酶解最佳条件为：1∶9（g∶mL）的底物浓度、20 FPU/g（酶活/底物）,酶解时间为48 h,在此条件下,还原糖浓度为35 g/L,糠醛渣的转化率为30%,糠醛渣中纤维素的转化率为61%.     

以稻草秸秆为底物制取复合型生物絮凝剂的研究

以稻草秸秆作碳源,采用两段式发酵工艺制取复合型生物絮凝剂,首先通过纤维素降解菌HIT-3对稻草秸秆进行生物降解,再使产絮菌F2-F6利用秸秆糖化液替代葡萄糖制备生物絮凝剂,并定量分析了复合型生物絮凝剂的产量.结果表明,预处理后的秸秆还原糖产率达到10.6%,纤维素酶活性最大为0.13U/mL,TOC含量不断增加,TN含量不断减少,纤维素降解菌株对稻草秸秆具有很好的降解作用,生物絮凝剂絮凝率为90%.向秸秆糖化液中补加0.2g/L酵母膏调整发酵液营养比例,可使产絮高峰期提前,絮凝率达到95%.每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44kg.     

转化纤维素资源生成酒精的研究

研究了高温厌气的热纤梭菌(Clostridium thermocellum)转化纤维素物质直接生成酒精的过程,发酵产物除酒精外,还有乙酸、少量乳酸、H_2、CO_2和还原糖,还原糖的主要成份为木糖,纤维二糖和葡萄糖、诱变菌转化纤维素的能力与野生菌相比有明显提高,能发酵细小纤维、稻草和凤眼莲,酒精最大浓度可分别达4.0,3.2和9.3g/L。     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

外加酶强化剩余污泥水解的研究

采用向污泥中外加酶强化污泥水解的处理方式,考察了单一酶和复合酶的加入对城市污水厂剩余污泥的破解及减量化的影响,并探讨了酶水解过程动力学.结果表明,外加酶可以促进污泥中悬浮固体的溶解和大分子有机物的降解.当酶最佳投加量(以TS中加入酶量计)为60 mg/g时,淀粉酶比蛋白酶的水解效果好,SCOD/TCOD由16.3%上升到22.3%,VSS去除率由39.8%提高到54.24%.同时,复合酶的水解效果较单一酶的效果好,当水解温度为50℃,蛋白酶和淀粉酶的比例为1∶3时,水解效果最佳,VSS去除率达68.43%,还原糖、NH+4-N浓度分别由37.29和47.60 mg/L增加至177.8和143.43 mg/L.酶水解过程的前4 h,蛋白酶和淀粉酶活力均呈上升趋势,符合一级反应动力学,水解4 h左右达最大值,分别为2.57 U/mL和4.64U/mL,之后酶活力逐渐下降.     

餐厨垃圾接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性研究

餐厨垃圾可定向发酵产乙醇,但复杂的预处理导致处理时间长、工艺复杂度增加. 本文通过直接接种酵母菌和灭菌后接种酵母菌对比试验,分析发酵系统内乙醇、乙醇前体物还原糖、还原糖前体物淀粉的降解与产生规律,探讨餐厨垃圾直接接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性及规律. 结果表明:酵母菌的添加能够促进餐厨垃圾固体厌氧发酵产生乙醇,接种酵母菌后乙醇浓度为11.86~12.09 g/L,是空白对照的8.41~31.50倍,且高于灭菌预处理后接种的6.88~10.02 g/L;基于修正的Gompertz模型分析也证实了上述结果,接种酵母菌后,系统产乙醇潜力(P_m)和单位最大乙醇产率(R_m)也随之上升,但接种量对餐厨垃圾的P_m和R_m影响不大. 对乙醇前体物还原糖的分析表明,接种酵母菌能够在发酵初期就可以发挥作用,促使系统内还原糖在0~4 h内快速降为43.37~46.55 mg/g,从而加速了餐厨垃圾的稳定化进程,但在4~24 h内,由于次生代谢物的抑制作用,系统内还原糖未出现明显的产生和降解. 还原糖前体物淀粉的水解情况分析表明,接种酵母菌可将淀粉的水解率由19.36%提高到27.90%~37.57%,但淀粉含量在274.02~316.51 mg/g之间时已不再发生水解. 研究显示,直接接种酵母菌有助于餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇含量的提高,体系中还原糖、淀粉含量并未成为餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇量的限制性因素.      

Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解的影响

采用纤维素酶促水解的方法,以稻草为底物,探讨了添加化学表面活性剂Tween 80和生物表面活性剂鼠李糖脂对酶解过程的糖产率、酶稳定性、纤维素转化率的作用以及对酶动力学特征和酶在纤维素上吸附的影响.结果表明,不同浓度的Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解有不同程度的促进,添加0.016%和0.048%Tween 80使糖产率分别提高18.07%和11.98%,而添加0.01%和0.03%鼠李糖脂使糖产率分别增加了23.01%和22.16%,相比较鼠李糖脂的效果更好.表面活性剂能有效增强酶的稳定性,添加高浓度表面活性剂的酶稳定性优于添加低浓度表面活性剂,添加浓度为0.048%的Tween 80得到最高相对CMCA(羧甲基纤维素酶活)108.06%和最高相对FPA(滤纸酶活)80.26%.表面活性剂能提高酶解反应的纤维素转化率,而且添加鼠李糖脂的转化率明显高于Tween 80.表面活性剂不仅能够提高最大反应速度并使米氏常数变大,而且显著地降低了纤维素酶在纤维素上的吸附.     

酶法降解木薯渣效果的实验研究

为了绿色、科学的资源化利用木薯渣,该文通过酶法来对木薯渣中的粗纤维等物质进行降解,使得最终产物能够更有效的应用于生产饲料、酒精等产品。实验探究了纤维素酶、α-淀粉酶、糖化酶水解木薯渣的最佳反应条件和底物浓度对于3种酶水解木薯渣效果的影响,并通过正交试验对3种酶最佳协同作用效果的组合进行了筛选。结果表明,纤维素酶的最佳作用条件为pH=4、温度为60℃最佳酶量为6 400 U/g木薯渣;糖化酶的最佳作用条件为50℃,pH=4,最佳酶量为2 000 U/g木薯渣;α-淀粉酶的最佳作用条件为90℃,pH=6最佳酶量为480 U/g木薯渣。随着固液比(1:10、1:15、1:20)的降低底物与酶的接触越来越充分,提取率(产生的还原糖的质量与投加的木薯渣的质量的百分比)越来越高纤维素酶降解木薯渣最终得到的还原糖浓度(7.15 mg/mL)要高于理想还原糖浓度(7 mg/mL);糖化酶比α-淀粉酶的作用范围更广,产生的还原糖浓度更高,相应的反应完全所需要的时间更长。纤维素酶、α-淀粉酶、糖化酶的协同作用效果明显,3种酶协同作用下的还原糖浓度较单酶作用至少提高了97.92%,相较于传统的双酶法也有了明显的提高。     

浸没式厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的连续运行性能

厌氧消化是垃圾渗滤液处理的重要技术,常规厌氧工艺在处理过程中存在微生物易流失和出水水质较差等问题。采用厌氧膜生物反应器在中温条件下处理垃圾渗滤液,考察了废水降解性能和膜过滤性能。连续100 d的反应器运行实验表明:在水力停留时间为10 d,COD容积负荷平均为5.63 kg/(m3·d)的条件下,系统运行稳定,平均COD去除率达到92%,膜出水总挥发性脂肪酸浓度低于200 mg/L,pH稳定在7.95左右。在膜通量为6 L/(m2·h)下,连续62 d内的膜压增长缓慢,未出现明显的膜污染。批次产甲烷试验结果表明:渗滤液产甲烷潜能达到305 mL/g TS,与连续运行实验296 mL/g TS的产气效果接近,沼气中甲烷浓度可高达70%~80%。产气达到90%和95%的潜能分别用时2.5,3.1 d,说明反应器有进一步缩短水力停留时间的可能性。反应器驯化的厌氧活性污泥对乙酸有较好的耐受性,在乙酸浓度为10000 mg/L时,产气迟滞期仅为1.4 d。综合来看,长期运行厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液具有较好的COD去除效果、运行稳定性和膜过滤性。     

膜生物反应器PVDF膜和尼龙膜污染特性

分别采用PVDF膜（第1~219d）和尼龙（Nylon）膜（第220~360d）长期运行膜生物反应器（MBR）,分析MBR系统的脱氮性能和膜污染特性.结果表明,反应器最终在进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度分别为400~740mg/L和460~790mg/L的条件下稳定运行112d,总氮去除率（TNRE）维持在86%左右,总氮去除负荷（NRR）为0.61~1.08kg N/（m³·d）.经过263d的运行,反应器中混合液悬浮固体浓度（MLSS）从4918mg/L增至7230mg/L,混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）从2585mg/L增加至4455mg/L,比厌氧氨氧化活性（SAA）最高达0.46g N/（d·gVSS）.无论是PVDF膜还是尼龙膜,Anammox-MBR系统在一个膜污染周期结束时,都是泥饼层阻力占主导,但二者的膜污染机制不同.与相同水力停留时间（HRT）下运行的PVDF膜相比,尼龙膜的膜污染发展速度显著减小.结合脱氮性能和膜污染情况,本实验条件下,MBR系统优先采用尼龙膜在HRT=1.5d运行.     

高温厌氧膜生物反应器处理餐厨废水的启动

以除油后的实际餐厨废水为原料,在高温（50±1）℃条件下利用浸没式纤维膜生物反应器（AnMBR）进行连续厌氧消化试验,以水力停留时间（HRT）20d启动,HRT 15d运行,直到发生膜污染,试验共进行了50d.研究了反应器启动和运行期间的发酵特性和膜过滤性能.研究表明,反应器30d完成了启动,在HRT 15d条件下,甲烷产量达到578L/kgVS_in,COD和挥发性固体（VS）去除率均达到94%以上,膜出水总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度为（103±77） mg/L,其中乙酸浓度为（98±28） mg/L.系统pH 8.26,具有良好的稳定性.膜通量设定为9L/（m²·h）,运行30d后发生了明显的膜污染,伴随着反应器内挥发性悬浮固体（VSS）浓度由8.1g/L逐渐增加到18/L.在处理高浓度餐厨废水时,AnMBR可以短时间启动且在8.5kgCOD/（m³·d）的高负荷条件下稳定运行,反应器中污泥浓度和溶解性微生物产物的增加导致膜过滤性能下降是导致膜污染的主要因素.     

高温厌氧膜生物反应器处理餐厨废水的启动

以除油后的实际餐厨废水为原料,在高温（50±1）℃条件下利用浸没式纤维膜生物反应器（AnMBR）进行连续厌氧消化试验,以水力停留时间（HRT）20d启动,HRT 15d运行,直到发生膜污染,试验共进行了50d.研究了反应器启动和运行期间的发酵特性和膜过滤性能.研究表明,反应器30d完成了启动,在HRT 15d条件下,甲烷产量达到578L/kgVS_in,COD和挥发性固体（VS）去除率均达到94%以上,膜出水总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度为（103±77） mg/L,其中乙酸浓度为（98±28） mg/L.系统pH 8.26,具有良好的稳定性.膜通量设定为9L/（m²·h）,运行30d后发生了明显的膜污染,伴随着反应器内挥发性悬浮固体（VSS）浓度由8.1g/L逐渐增加到18/L.在处理高浓度餐厨废水时,AnMBR可以短时间启动且在8.5kgCOD/（m³·d）的高负荷条件下稳定运行,反应器中污泥浓度和溶解性微生物产物的增加导致膜过滤性能下降是导致膜污染的主要因素.     

Simultaneous nitrogen and phosphor removal in an aerobic submerged membrane bioreactor

Simultaneous nitrification and denitrification （SND） effect and phosphor removal were investigated in a one-staged aerobic submerged membrane bioreactor on pilot-scale with mixed liquor suspended solids （MLSS） 19--20 g/L. The effects of DO concentration, sludge floc size distribution on SND were studied. Test results suggested that SND was successfully performed in the membrane bioreactor （MBR） and about 70% total nitrogen removal efficiency was achieved when DO concentration was set to 0.2-- 0.3 mg/L. The main mechanisms governing SND were the suitable sludge floc size and the low DO concentration which was caused by low oxygen transfer rate with such a high MLSS concentration in the MBR. In the meantime, phosphor removal was also studied with polymer ferric sulfate （PFS） addition and 14 mg/L dosage of PFS was proper for the MBR to remove phosphor. PFS addition also benefited the MBR operation owing to its reduction of extracellular polymer substances （EPS） of mixed liquor.     

复合式膜生物反应器处理高浓度氨氮废水可行性试验

试验结果表明,以甲壳素为载体的复合式膜生物反应器,在进水氨氮浓度为2100mg/L,氨氮容积负荷为2.19kg/(m3.d)时,氨氮去除率接近100%,系统运行稳定。载体投加量为2.778g/L时,膜通量可维持在87%左右。