底物浓度和缓冲液浓度对MFC性能影响研究

实验研究了阳极室进口底物浓度和缓冲溶液浓度对碳刷阳极微生物燃料电池产电性能的影响,并利用循环伏安法考察了不同条件下阳极生物膜的电化学活性。结果表明,电池的功率密度随进口底物浓度的增加而增大;在进口底物浓度为500 mg COD/L时,其达到饱和。随着缓冲液浓度的增加,电池的功率密度增大,这是由于缓冲液不仅维持了阳极室及阳极生物膜的p H,而且增强了阳极电解液的离子强度。循环伏安测试结果进一步证实了不同条件下电池的产电性能。     

以污泥发酵液为底物产中链脂肪酸可行性研究

文章探讨了以剩余污泥发酵液为底物进行厌氧发酵生产高附加值产品——中链脂肪酸的可行性。研究结果表明:醇/酸比会显著影响中链脂肪酸产率,当醇/酸比为2∶1时,己酸产量为4.49 g/L,碳利用效率达84.4%;底物浓度对中链脂肪酸产率的影响主要为高浓度的乙醇和产物会对微生物有抑制作用,拟合分析表明,当底物浓度低于800 mmol/L时,抑制作用并不明显,但在600 mmol/L的底物浓度下,停滞期最短。综上,最佳条件为:醇酸比为2∶1,底物浓度为600 mmol/L。在最佳条件下,以剩余污泥发酵液为底物生产中链脂肪酸时,己酸产量高达6.2 g/L,表明以剩余污泥发酵液为底物产中链脂肪酸是可行的。     

剩余污泥为燃料的微生物燃料电池产电特性研究

利用厌氧污泥作为接种体在不加入任何营养元素的条件下,经过20　d成功地启动了单室无膜微生物燃料电池.启动成功后对剩余污泥作为燃料产电特性以及底物的变化进行了研究.结果表明,微生物燃料电池产生的最大电压为495　mV(外电阻为1 000　Ω),最大功率密度达到44 mW·m^-2,稳定期间内阻约为300　Ω.在1个运行周期中,污泥SS和VSS的去除率分别为27.3%和28.7%,pH值的变化范围为6.5～8.0, COD的起始浓度为617 mg·L^-1,浓度随时间的增加而增大并稳定在1 150 mg·L^-1左右,随后逐渐下降,糖的起始浓度为47 mg·L^-1,逐渐增大到60 mg·L^-1之后浓度逐渐下降.微生物燃料电池可以将剩余污泥中的化学能转化为最清洁的电能,为污泥资源化提供了新的思路.     

高温厌氧消化中底物浓度对病原指示微生物杀灭的影响

剩余污泥中含有大量病原微生物,土地利用之前必须进行适当的处理,降低病原微生物的数量,以降低环境风险.通过研究在不同的底物浓度条件下,剩余污泥高温厌氧消化(55℃)过程对病原指示微生物的杀灭效果,分析厌氧消化前后污泥中病原指示微生物数量变化的原因.结果表明,随着底物浓度的增加,VFAs浓度和累积产甲烷量增加.在底物浓度为28~84 g·L-1、温度为55℃、持续28 d的高温厌氧消化过程中,上清液中总大肠杆菌下降2.0~3.0个数量级、粪大肠杆菌下降1.8~3.3个数量级;消化后污泥中总大肠杆菌和粪大肠杆菌杀灭率均达到99%以上;且上清液中和消化污泥中均未检测到沙门氏菌的存在.在研究底物浓度范围内,当底物浓度大于45 g·L-1时,消化液和污泥中总大肠杆菌和粪大肠杆菌的杀灭效果下降.     

微生物燃料电池中底物的研究进展

微生物燃料电池是一种利用可溶性有机废物和可再生生物质等原料萃取电能的装置,而底物作为能量转化的能源物质,是影响 微生物燃料电池产电能力的重要因素之一.能够充当底物的有机质种类十分丰富,如多种低浓度有机废水和纤维素等,底物的种类不同,电池的产电能力也会存在差异.因此,有必要对这一系统中底物对电池产电性能及其他方面的影响进...     

底物类型对厌氧消化过程中胞内外抗生素抗性基因归趋的影响研究

厌氧消化（anaerobic digestion,AD）是畜禽粪污和剩余污泥重要的处理处置方式,其在能源回收和消减抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）中具有重要的应用前景.底物类型及预处理是影响厌氧消化过程的重要因素,其对ARGs归趋特征的影响尚不明确.本研究针对猪粪、鸡粪和剩余污泥3种典型的环境ARGs源为研究对象,明确不同底物类型对厌氧消化中ARGs归趋的影响特征,结合胞内ARGs （Intracellular ARGs,iARGs）和胞外ARGs （Extracellular ARGs,eARGs）及其微生物群落结构演替的差异,探讨不同底物类型在厌氧消化过程中ARGs的响应特征.结果表明,底物类型对厌氧消化过程中的胞内外ARGs的变化具有显著的影响.高压蒸汽灭菌（120℃,30 min）预处理底物对厌氧消化结束时的总累积甲烷产气量没有显著的提高,鸡粪组中出现产气抑制的现象,这与之前的研究一致.不同底物类型样品中DNA浓度与DNA中16S rRNA基因的丰度之间存在显著相关性（R²=0.663,p<0.05）.底物中微生物对厌氧消化中iARGs和eARGs的转归贡献率较小,剩余污泥中的eARG在总ARGs中的比例最高（5.47%）.在不同底物类型中iARG和eARGs的变化均显著不同.     

曝气生物滤池中有机底物的降解模型分析

通过对有机底物降解动力学的分析和建模,得出有机物降解模型为:Se=So×e-0.007 9H/q0.1447.该数学降解模型表达了曝气生物滤池出水与进水水质和填料厚度等参数的关系.并以此可预测反应器在不同条件下的运行结果.推导得出的动力学模型预测出水溶解性COD浓度值与实测值能够较好的吻合.基本反映出生物滤池的实际运行状况.说明所建立的底物降解动力学模型能在一定误差范围之内对出水有机物浓度进行近似估计.     

颗粒粒径与数量对硝化与反硝化过程的影响

以实验为基础,建立了一个基于多底物的多种微生物生长、维持和衰减过程的好氧硝化颗粒SBR反应器一维动力学模型,分析了颗粒粒径及数量对硝化、反硝化等过程的影响.研究发现,在相同生物量条件下,氨氮的消耗随颗粒的数量增加而增加,表明氨氮的消耗主要与NH4+-N和颗粒接触表面有关.同时,系统中所产生的NO2--N及NO3--N与颗粒数量和粒径有密切关系,而在NH4+-N不足时才只与数量有关,表明DO对颗粒的渗透决定NO2--N及NO3--N的产生.就反硝化过程而言,当粒径>1 000μm时反硝化会随粒径的增加而加强,而小于该值时,虽然反硝化也会发生但与颗粒粒径关系不大,表明颗粒粒径>1 000μm时粒径对DO的扩散限制才会明显从而加强反硝化过程.     

剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂制备生物柴油技术研究

提高剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂的含量是促进剩余污泥制备生物柴油技术的重要研究方向.本研究首先比较了BD法、二甲亚砜-甲醇法和酸热法对剩余污泥微生物油脂提取率的影响.结果发现,酸热法提取得到的微生物油脂含量最高,进一步甲酯化合成的生物柴油产率最高达到2.1%.通过控制发酵过程pH和调节初始C/N,可以提高剩余污泥微生物发酵合成可酯化油脂的含量,在pH=4、C/N=100条件下发酵合成的微生物油脂甲酯化得到的生物柴油产量和产率可提高至1.81 g·L~(-1)和13.06%.在此基础上重点比较了4种模拟含糖废水对剩余污泥微生物发酵合成油脂的影响.结果表明,木糖为碳源时合成的微生物油脂进一步甲酯化为生物柴油的产量和产率显著高于乳糖、蔗糖和葡萄糖,分别达到3.90 g·L~(-1)和24.55%.研究表明,以剩余污泥微生物为菌源,采用木糖等含糖废水为培养基,通过控制发酵条件可以强化剩余污泥微生物合成可酯化的微生物油脂含量,进而提高生物柴油产量.     

不同底物氧化亚铁硫杆菌生长特性研究

氧化亚铁硫杆菌是脱硫领域的重要微生物之一。文章研究了氧化亚铁硫杆菌对不同含硫底物的利用情况,并用单质硫对其进行驯化培养,将分别以亚铁和单质硫为底物的氧化亚铁硫杆菌的生长特性进行对比分析。结果表明,氧化亚铁硫杆菌对所选的三种含硫底物的利用难易程度依次为Na2S2O3最易利用,单质S其次,而Na2SO3的利用情况最差;氧化亚铁硫杆菌经单质S驯化后,其氧化单质S的能力显著增强,且细菌细胞的形态、结构等与以Fe2+为能源物质相比发生了变化。     

用三聚氰胺生产中排放的固体废物制备三聚氰酸

对三聚氰胺生产企业产生的固体废物利用进行了研究。研究发现 ,在自生压力下可以由三聚氰胺生产过程中排放出的固体废弃物酸解制备三聚氰酸 ;添加酸式硫酸盐在低硫酸浓度下水解几乎能达到高硫酸浓度下水解的效果 ;固体废弃物酸解时 ,反应温度升高、反应时间延长和NaHSO4用量增加都会提高三聚氰酸的收率 ;酸解过程中 ,反应温度对收率有显著影响 ,而反应时间、硫酸氢钠的用量对收率影响不显著 ;在 160℃、NaHSO4用量为 10 0g时反应 4h ,三聚氰酸的收率可达 67%     

不同底物种类对厌氧发酵产氢的影响

在批式培养试验中以人工配置的废水为原料,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过厌氧生物发酵制备生物氢气,研究了不同底物葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、乳糖对产氢能力的影响,以及生物制氢发酵过程中液相组成的变化,并对产氢动力学和细菌生长动力学进行了分析.结果表明,5种底物中最佳的底物是葡萄糖,氢气含量、累积产氢量和氢气产量最高可达到49.52%、67.21 L/mol、3.23 mol/mol.发酵产氢代谢产物以丁酸和乙酸为主,乙酸的含量占到26.76%～40.49%,丁酸的含量占到37.60%-58.07%.并含有部分丙酸和乙醇,属于丁酸型发酵.丁酸/乙酸比值可作为衡量氢气产生效率的一个指标,比值越大产氢量越高.实验中氧化还原电位均在-300 mV以下,以厌氧为主.Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程和产氢菌生长过程.     

生物膜反应器进出水底物浓度相关性研究

从套氧生物膜反器,异养－好氧生物膜反应器和硝化生物膜反应器三方面,全面考察了进水底物浓度对生物膜反应器稳态出水水质的影响委现Ｓｅ随Ｓ０的变化呈现半Ｕ形曲线。在传统的线性模型基础上,提出了非线性Ｓｅ－Ｓ０的模型,该模型能很好地定量描述试验所得数据,并从的数据得到进一步的验证。     

一株Acinetobacter johnsonii的部分反硝化特性及动力学研究

从实验室A²/O小试设备中分离纯化出一株具有高亚硝酸盐氮（NO₂^--N）积累率的反硝化菌株ZY04,经过16SrDNA鉴定和基因比对后,初步鉴定为Acinetobacter johnsonii.使用Logistic模型可以很理想地拟合菌株ZY04的生长特性曲线,得到生长方程常数a=0.6588,b=24.08,k=0.2413.在维持初始基质中硝酸盐氮（NO₃^--N）浓度为100mg/L的条件下,改变碳源乙酸钠的浓度,使碳氮比（TOC/TN）为3.5,4.5,5.5,6.5,研究菌株ZY04部分反硝化性能,发现该菌株在不同碳氮比条件下均能够保持95%以上的NO₃^--N降解率,在碳氮比为3.5和4.5时,17h后NO₂^--N积累率达到70%以上;在碳氮比为5.5和6.5时,NO₂^--N积累率在更快的11h后达到85%以上,碳氮比为5.5时达到最高NO₂^--N积累率91%.使用Aiba,Edwards和Andrews模型对菌株的基质抑制动力学进行拟合,结果表明,3种模型均可以很好的拟合NO₃^--N和乙酸钠对菌株的单基质抑制动力学,在双基质抑制的9种组合中,有6种模型成功拟合了NO₃^--N和乙酸钠对菌株的双基质抑制动力学,得到了相关半饱和参数和基质抑制参数,相关系数（R²）可以达到98%.     

地表基质在中国黑土地资源调查评价中的应用探讨——基于黑龙江宝清地区地表基质调查

地表基质是自然作用形成的,正在或可以孕育支撑各类自然资源的基础物质。岩、砾、砂、土、泥等不同类型的地表基质通过自然作用同水、气、生等物质有机组合形成地表基质层,与地表覆盖层相互孕育支撑、演替互馈,维持着地球表层生态系统正常运转,同时为人类提供生产、生态和生活服务。中国东北黑土地作为弥足珍贵的自然资源,是特殊的地表基质层,支撑孕育了大面积的耕地和林地,发挥了不容忽视的生产、生态服务功能。黑土资源合理利用和开发越来越受到国内外重视。通过宝清地区黑土地地表基质调查,构建黑土地地表基质调查内容、指标要素和技术要求,开展黑土地表基质数量、质量、结构、功能“四位一体”调查评价,在基本查明宝清地区黑土资源现状的基础上,提出了黑土资源合理开发的适宜性评价建议。基于地表基质的黑土地资源适宜性综合调查评价,对科学合理利用开发黑土资源具有十分重大而深远的意义。     

皂素清洁生产工艺的研究(Ⅰ)

黄姜淀粉经过!-淀粉酶液化,加糖化酶和酵母进行边糖化边发酵生产酒精。发酵后黄姜渣用酸水解法提取薯蓣皂素。黄姜淀粉利用率为86.30%,耗酸量为传统工艺的55%,废水的总COD比传统工艺减少了60.25%,皂素收率比传统工艺提高20.37%。     

Pseudomonas sp. GL1利用不同预处理污泥产氢及其底物变化研究

采用厌氧发酵的方法研究Pseudomonas sp.GL1利用灭菌、微波和超声波预处理污泥产氢效果,讨论3种预处理污泥产氢效果的差异,并对污泥发酵过程中底物性质变化(SCOD、可溶性蛋白质、总糖和pH值等)进行了探讨.实验结果显示,产氢菌Pseudomonas sp.GL1发酵各预处理污泥过程中均只有H2和CO2产生,无CH4产生.3种不同预处理污泥同等条件下发酵,灭菌污泥的产氢效果最佳,氢气含量高达81.45%,产氢率为30.07mL·g-1.超声波处理污泥产氢延迟时间最短(3 h);灭菌污泥最长(15 h);微波预处理污泥为12 h.在预处理污泥发酵产氢过程中,各种污泥性质变化情况各不相同,尤其是灭菌污泥,这说明不同的预处理方法影响Pseudomonas sp.GL1发酵过程对污泥中营养物质的利用.     

水平潜流人工湿地处理邻二氯苯废水研究

采用水平潜流人工湿地(SFCW)处理邻二氯苯(o-DCB)废水,构建了基质分别为壤土、 细沙和粗砂的3套芦苇湿地中试系统W-L、 W-F、 W-C和无植物的壤土湿地对照组W-Z.结果表明,最佳水力停留时间为5 d,最适表面负荷率为150 mg·(m²·d)^-1,湿地组W-L、 W-F、 W-C和W-Z对o-DCB的去除率分别为81.2%、 71.1%、 72.4%和65.2%;8月中旬湿地运行效果最好,进入10月后性能有所下降,各个湿地系统对o-DCB废水处理效果顺序为W-L>W-C>W-Z>W-F,壤土和粗砂基质具有各自的优势;o-DCB浓度和溶解氧(DO)在湿地W-L和W-Z空间分布状况表明DO有利于o-DCB降解;o-DCB残留量在各层土壤中沿水流方向递减,随深度加深而增加;在芦苇组织中呈阶梯状分布,根、 茎、 叶中平均残留值分别为30.28、 14.85和 6.18 μg·g^-1.     

基于EPANET-MSX的多组分给水管网水质模型的开发与应用

基于EPANET-MSX工具包开发了机制性的多组分给水管网水质模型,模型将管段概化为管壁、生物膜、液膜和液相4个组成部分.模拟过程包括基质利用和微生物生长、微生物衰减和死亡、溶解性物质的液膜传质、不溶性物质的吸附和脱落、余氯与有机物的氧化和卤代反应以及管壁腐蚀消耗余氯等.模拟变量共15个,包括生物膜和液相中各7个变量,即溶解性有机物、不溶性有机物、氨氮、余氯、异养菌、自养菌和惰性颗粒,以及管壁生物膜厚度.利用管段模拟实验数据进行模型验证,模型对余氯和浊度的模拟精度分别为0.1 mg/L和0.3 NTU.案例研究的模拟结果合理地反映了给水管网中余氯和浊度的动态变化特征,而同时考虑水厂出水水质可变性和参数不确定性的Monte Carlo模拟则可用于评价案例给水管网的水质超标风险.     

基质冲击对ANAMMOX颗粒释放AHLs及颗粒特性的影响

从群体感应角度考察基质冲击对ANAMMOX颗粒特性的影响,以期为提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力提供理论指导与借鉴.结果表明,24h 1500mg/L总氮冲击刺激颗粒AHLs释放量由4.3大幅增加至10.0,同时颗粒结合性胞外聚合物（B-EPS）过量释放（增加了107.3mg/g VSS）,导致颗粒沉降性能下降（密度和沉速分别降低了53%和33%）.但基质浓度恢复至稳定期水平后,AHLs释放量逐渐恢复至稳定期水平,同时B-EPS产量和颗粒性状也逐渐恢复至稳定期水平,推测基质冲击导致AHLs释放量的变化进而引起B-EPS产量的变化.批次试验结果进一步证实了基质浓度显著影响AHLs释放量,B-EPS产量与AHLs释放量密切相关.总氮浓度为1000mg/L时,AHLs释放量高达11.7,导致B-EPS中的松散结合性EPS（LB-EPS）相比总氮浓度为200mg/L时增加了69mg/g VSS,颗粒沉降性能下降.然而紧密结合性EPS（TB-EPS）含量不受基质浓度影响,认为LB-EPS是决定颗粒沉降能力的关键因素.低浓度抑制剂可有效抑制高基质浓度引起的AHLs过量释放,使LB-EPS产量降低36%,颗粒沉降性能和活性得以提高.