复合式厌氧折流板反应器作为制氢系统的乙醇型发酵调控研究

乙醇型发酵被认为是产氢发酵类型中的最佳选择.以赤糖废水为底物,进行了五格室、总有效容积为43.2 L的复合式厌氧折流板反应器作为制氢系统的乙醇型发酵调控研究.为期64 d、3个阶段的实验结果表明,以好氧活性污泥作为接种污泥,在水力停留时间为12 h、进水pH为5.0~7.0之间、温度为35℃±1℃的条件下,通过分阶段提高进水COD的方式,可使HABR系统在启动阶段培育出具有稳定产氢效能的乙醇型发酵菌群体系.由于废水进入每一个格室的状态不同,每个格室形成的微生物菌群结构不同,虽然也都形成了乙醇型发酵,但是产氢能力有所差异,第二格室产氢量最高.系统第二阶段,COD为6500 mg·L-1时,平均COD去除率为43.34%,平均产氢量为14.91 L·d-1,此阶段效果最佳.在第三阶段,COD过高,系统产氢量与COD去除率出现下降,但产氢系统并没有崩溃.系统可同时生产氢和乙醇,其能量值在第二阶段达到最高值,平均为3340.62 kJ·d-1.在不同的COD条件下,氢气与乙醇生产速率的线性关系为y(氢)=0.351x(乙醇)-0.181(R2=0.9767).     

不同热处理时间对污泥厌氧发酵产氢的影响

为寻求适宜的污泥热处理方法富集产氢菌群,利用摇瓶发酵试验,考察了城市污水处理厂活性污泥在65℃下经不同时间的热处理后,其利用葡萄糖发酵产氢的特性。结果表明,在初始葡萄糖浓度为10 gL,接种量为1.6 gL(以MLVSS计),p H为7.0条件下,35℃培养64 h,经65℃热处理15和30 min的种泥发酵系统表现出较好的发酵产氢性能,其氢气转化率分别为1.06和1.09 molmol(以葡萄糖计),比产氢率分别为8.2和8.4 mmolg(以MLVSS计)。不同热处理时间下种泥中的微生物种群存在差异,各发酵体系形成了具有不同产酸发酵产氢功能的顶级群落,其中经15~75 min热处理的种泥发酵体系表现为丁酸型发酵特征;而经90~120 min热处理的种泥发酵体系则呈现混合酸发酵特征。     

对比分析HRT对ACR乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响

以糖蜜废水为基质,采用两套厌氧接触式发酵制氢反应器(ACR)分别在p H为4.5~5.0、5.5~6.0下的启动和运行,以分别考察乙醇型和丁酸型发酵系统在不同水力停留时间(HRT)下的运行特性.结果显示,当进水COD=5000 mg·L-1,HRT从12 h缩短至4 h时,乙醇型发酵制氢系统中的产氢微生物菌属得到不断富集,在HRT=4 h时,系统的产氢速率和污泥比产氢速率分别达到30.1 L·d-1和13.5 mmol·g-1·d-1;而HRT的缩短使得丁酸型发酵系统内生物量减小,导致底物的转化率下降,反应器在HRT为8 h时,系统获得最大产氢速率,为9.3 L·d-1.研究结果也表明,在HRT为4~12 h的运行中,ACR乙醇型发酵系统的产氢效能始终优于丁酸型发酵制氢系统,其单位基质的氢气转化率约为丁酸型发酵的1.5~2.2倍.     

产氢反应器内两种发酵类型细菌的种群结构与发酵特征

通过改变CSTR系统内pH值,启动发酵类型由乙醇型向丁酸型转化,研究了转化前后系统内产氢动态和细菌群落变迁.结果表明,在有机负荷不变的情况下,启动发酵类型转化15d后,系统内种群由乙醇型转化为丁酸型,消耗碱度量由350mg.L-1增至1720mg.L-1,平均比产氢速率由21.2mol.kg-.1d-1降低至11.1mol.kg-.1d-1.荧光原位杂交技术(FISH)对反应系统内3类微生物群的监测结果表明,未启动转化时,肠杆菌、梭菌Ⅰ、Ⅱ和梭菌Ⅺ的相对丰度分别为22%、48%和30%,转化结束后,3类细菌的相对丰度为19%、24%和55%.     

ABR发酵系统运行特性及产氢效能研究

为解决连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵制氢系统存在的不足,如单位基质氢气转化率低、因搅拌带来的耗能,抗负荷冲击能力不强等问题,开展了厌氧折流板反应器(ABR)发酵产氢的研究.结果表明,在35℃和进水COD 5000mg/L等条件下,ABR系统可在26d达到乙醇型发酵,其比产氢速率为0.13L/(gMLVSS·d),而在同样条件下, CSTR达到乙醇型发酵后,比产氢速率仅为0.06L/(gMLVSS·d).ABR通过生物相的分离,使产氢系统梯级利用有机物并达到深度产氢的目的.与CSTR相比,ABR具有较高的产氢活性、较低能源消耗等优点,是一种较为理想的有机废水发酵制氢反应设备.     

UASB系统低 pH运行时对产氢性能的分析

采用升流式厌氧污泥床(UASB)作为反应装置,以红糖水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,加入活性炭固定污泥成颗粒状,形成稳定的乙醇型发酵后,对生物制氢系统在低pH运行时的产氢性能进行了研究.结果表明,在进水COD浓度为4 000 mg·L-1、温度为(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为8 h的条件下,投加NaHCO3将出水pH由稳定期的3.72分别提高至3.80、3.85、3.94、4.04,稳定时的产氢速率由5.5 L·d-1提高到约7.0、8.0、9.5、6.0 L·d-1,较稳定期分别提高了27.27%、45.45%、72.73%、9.09%.pH为3.94时,产气速率也达到最大值15.83 L·d-1,是稳定期产气量的1.75倍,产氢效率为58.05%,产气产氢效果最佳,突破了发酵法制氢pH的下限值4.0.     

ABR处理大豆蛋白废水的效能及微生物群落动态分析

为考察厌氧折流板反应器(ABR)处理大豆蛋白生产废水的效能及其运行特征,采用有效容积为28 L的四格室ABR,通过为期100 d的运行,研究了基于进水COD浓度提高的有机负荷(OLR)改变对其处理效能的影响,并以真细菌的通用引物SRV3-2P和BSF8/20,通过单链构象多态性(SSCP)和UPGMA群落聚类分析,对反应器运行过程中微生物菌落结构的动态变化进行了研究.结果表明,以啤酒厂二沉池排放的好氧剩余污泥为种泥.在污泥接种量MLVSS为18.0 g·L-1、进水COD浓度2 000mg·L-1、HRT 39.5 h、(35±1)℃等条件下,可在31 d内成功启动ABR并达到初步稳定运行,COD去除率达到96%左右;ABR具有较强的抗OLR冲击能力,当OLR由1.2 kg·(m3·d)-1逐步提高到6.0 kg·(m3·d)-1时,ABR仍能实现安全稳定运行,其COD去除率可以稳定在98%左右;OLR的改变,对ABR内微生物群落的结构以及不同微生物类群在各格室中的分布具有显著影响,随着OLR的逐步提高,ABR各格室微生物的遗传距离逐渐拉大.特异性随之增加,表现出显著的生物相分离特征.     

多点分区进水厌氧折流板反应器运行效能研究

以4格室单侧进水厌氧折流板反应器(ABR)为对照,研究了分区进水对ABR运行效果的影响.结果表明,在室温条件下,HRT=4 h时,单侧进水ABR对溶解性COD去除率为30%,而分区进水ABR对COD的去除率平均为35%,最高可达45%,COD去除率平均提高5%以上.分区进水ABR各室内生物种群主要以兼性水解酸化菌为主,同时亦存在产甲烷菌.分区进水避免了反应器第1格室内有机负荷过高,挥发性脂肪酸(VFA)过度积累的弊端,改善了反应器后部格室有机基质不足的现象,增强了反应器内微生物的活性,提高了对污染物去除的能力.     

厌氧活性污泥工艺生物发酵产氢能力研究

为了获得廉价氢气,开发新能源,利用厌氧活性污泥对有机废水的发酵作用制取氢气,应用研制的连续流生物制氢反应器进行试验。结果表明,碳水化合物的产氢─产酸过程是通过乙醇型发酵。在最佳运行条件下,产氢能力达0.42～0.47LH2/L·h,气体产率达0.3m^{3发酵气/kg进水COB。还探讨了COD容积负荷、搅拌器转速等运行参数对产氢能力的影响,提出了获得较高产氢能力的工程控制对策,为进一步开发生物制氢技术,实现工业化提供了依据。}     

不同pH下糖蜜废水的厌氧产酸发酵类型及微生物群落结构解析

为寻求厌氧产酸发酵反应器的适宜控制参数和微生物学机制,以ACR(厌氧接触式发酵制氢反应器)为试验平台,通过分阶段调控反应器的pH,考察不同pH下ACR系统的产酸发酵类型和产氢性能,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对微生物群落结构进行了解析.以糖蜜废水为基质,以城市污水厂剩余污泥为种泥,在污泥接种量(以MLVSS计)为3.58 g/L、进水ρ(COD_Cr)为5 000 mg/L、HRT为12 h条件下,分别考察了系统在pH为6.0～6.5、5.5～6.0、5.0～5.5、4.5～5.0条件下的运行特性.结果表明,在pH为4.5～5.0时,系统中以Ethanoligenens harbinense YUAN-3为代表的产氢菌群占优,呈现典型的乙醇型发酵特征,活性污泥表现出的产氢性能最佳,其氢气转化率和污泥的比产氢速率分别为1.9 mol/mol和7.8 mmol/(g·d).在pH为5.5～6.5、5.0～5.5的条件下,Clostridium tyrobutyricum strain A1-3、Propionibacterium sp.B2M2分别成为优势菌群,系统分别呈现出丁酸型发酵、混合酸发酵类型.研究显示,随着pH的改变,系统内的产酸发酵菌群随之发生更迭,在不同pH控制水平下形成不同的顶级微生物群落结构,进而使得系统呈现出不同发酵类型和产氢性能.      

旋轮虫在污水生物处理中的作用机制初探

蛭形轮虫常被用作生物处理性能良好的指示生物.本文以一种常见的蛭形轮虫—旋轮虫(Philodina sp.)为研究对象,着重探讨了旋轮虫及其分泌物对活性污泥处理性能和细菌的作用方式,以明确旋轮虫在污水生物处理中的作用机制.结果表明,旋轮虫及其分泌物均在一定程度上提高了活性污泥对COD、氨氮、总磷的去除率,且两者的提高效果相近,表明旋轮虫分泌物是旋轮虫对活性污泥的主要作用形式,即非直接捕食性的间接作用是其主要作用形式.旋轮虫分泌物对絮凝性细菌的絮凝性、异养硝化-好氧反硝化菌的同步硝化和脱氮效能均有促进作用,进一步表明旋轮虫提高活性污泥活性的作用是通过其分泌物提高细菌活性的结果.此外,通过使用根癌农杆菌KYC55从旋轮虫分泌物中检测出AHLs信号分子的类似物,表明旋轮虫对细菌的作用机制可能是其分泌物误导或触发细菌的群体感应所致.本文结果为研究微型动物在污水生物处理中的作用机制提供了新的研究思路.     

Transmission of ice-nucleating active bacteria from a prey reduces cold hardiness of a predator (Araneae: Theridiidae)

The influence of ice-nucleating active (INA) bacteria on cold hardiness of the house spider, Achaearanea tepidariorum, was determined by measuring the supercooling point (SCP) of hatchlings given either INA-bacteria-fed or bacteria-free prey (Drosophila melanogaster). Spiders that had eaten INA-bacteria-fed flies showed higher SCPs than those fed on bacteria-free flies. Through feeding, INA bacteria in the prey reduce the cold hardiness of spiders. This fact should be taken into account before using INA agents as a means of pest management.     

UV-B辐射增强对褶皱臂尾轮虫摄食的影响

运用生态毒理学方法,研究了UV-B辐射条件下褶皱臂尾轮虫(Brachinonus plicatilis)对6株海洋微藻:小球藻(Chlorella sp.、绿色巴夫藻(Pauloua uiridis)、扁藻(Tetraselmis chuii)、球等鞭金藻8701(Isochrysis galbana Park 8701)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri Lermumerman)和小新月菱形藻(Nitzschia clostertum)的摄食.结果表明:UV-B辐射增强对褶皱臂尾轮虫的摄食有显著的抑制作用.与对照组相比,褶皱臂尾轮虫对每一种饵料单胞藻的滤水率和摄食率都表现出,随UV-B辐射剂量的增大而显著减小(P＜0.5).而且对每一种饵料单胞藻的滤水率和摄食率是不相同的,这说明褶皱臂尾轮虫对饵料单胞藻是有选择性的.     

海洋耐镉微生物筛选及其生物学特性

从重金属污染的近海域筛选到一株对镉具有较强抗性和富集能力的微生物Cd20002,该菌株在液体培养基中的最大耐受浓度为1 000 mg/L,在镉浓度达到200 mg/L时,其吸附率高达93.4%,根据形态特征和生理生化鉴定及16S rRNA测序鉴定为蓝杆菌。通过在不同的镉浓度环境对蓝杆菌Cd20002进行培养,测定其生长曲线,并优化菌体生长的条件及其吸附能力。结果表明,蓝杆菌Cd20002既能在重金属镉环境中生存,且富镉能力较强,对水产环境中重金属的生物清排具有重要意义。     

沉水植物轮叶黑藻附生细菌对双酚A的降解能力研究

沉水植物附生细菌可能具有降解转化水体中双酚A（BPA）能力从而影响该污染物在环境中的归趋.以轮叶黑藻为代表,分离筛选其BPA降解附生菌,结果共获得22株,在接种量为1×10⁸个/mL,37℃下72h对BPA的去除率为11.46%~25.06%.选择降解率最高的3株细菌B12、B14和B23,采用16S rDNA鉴定,结合生理生化反应和形态观察,3株细菌分别为属于Lysinibacillus sp.（杆菌属）,Brevibacterium sp.（短杆菌属）和Ochrobactrum sp.（苍白杆菌属）.将3株菌株添加至轮叶黑藻无菌苗体系中,发现BPA去除率显著下降（P<0.05）.物理去除部分野生轮叶黑藻表面部分附生细菌后,BPA去除率反而上升（约5%）.综合本研究结果,沉水植物附生细菌具有降解BPA的能力,但在沉水植物-附生生物体系去除BPA过程中贡献较小（约为23%,2d）,植物本身起关键作用.     

壶状臂尾轮虫摄食生态的实验研究

研究了壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)在不同的温度、盐度、饵料种类、pH和光照条件下滤水率(F)和摄食率(G)的变化情况.结果表明:(1)温度对壶状臂尾轮虫的摄食有显著影响(P<0.05).壶状臂尾轮虫摄食的适宜温度范围为25～30℃,最适摄食温度为25℃;(2)盐度对壶状臂尾轮虫的摄食也有显著影响(P<0.05).壶状臂尾轮虫适宜的摄食盐度范围为20～30,最适摄食盐度为20;(3)壶状臂尾轮虫对5种不同藻类食物F的顺序为:小新月菱形藻(Nitzschia clostertum)>>小球藻(Chlorella sp.)>牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri Lermumerman)>金藻8701(Isochrysis galbana Park 8701)>扁藻(Tetraselmis chuii);G的顺序为:小球藻>小新月菱形藻>金藻8701>牟氏角毛藻>扁藻;(4)壶状臂尾轮虫适宜的摄食pH范围为6.0～8.0,最适摄食pH为7.0; (5)在条件允许的情况下,黑暗有利于壶状臂尾轮虫的摄食.     

南水北调工程对长江口轮虫的影响研究

通过2005年9月(丰水期)和2006年4月(枯水期)两次对长江口轮虫的分布调查,研究南水北调东线工程实施后长江口轮虫的变化规律,比较南北两支轮虫种类、密度、生物量的分布状况,分析轮虫的演变规律及其与盐度、径流量、含沙量等的关系,探讨南水北调工程对水生生物的影响。     

褶皱臂尾轮虫摄食生态的实验研究

研究了褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)在不同温度、盐度、饵料种类、pH值和光照条件下滤水率(F)和摄食率(G)的变化情况。结果表明:(1)温度对褶皱臂尾轮虫的摄食有显著影响(P0.05)。褶皱臂尾轮虫摄食的适宜温度范围为25~30℃,最适摄食温度为25℃;(2)盐度对褶皱臂尾轮虫的摄食也有显著影响(P0.05)。褶皱臂尾轮虫适宜的摄食盐度范围为20~30,最适摄食盐度为30;(3)褶皱臂尾轮虫对5种不同藻类食物滤水率F的顺序为:牟氏角毛藻(Chaetocerosmuelleri Lermumerman)小新月菱形藻(Nitzschia clostertum)金藻8701(Isochrysis galbanaPark 8701)小球藻(Chlorellasp.)扁藻(Tetraselmis chuii);摄食率G的顺序为:小球藻金藻8701牟氏角毛藻小新月菱形藻扁藻;(4)褶皱臂尾轮虫适宜的摄食pH值范围为8.0~9.0,最适摄食pH值为9.0;(5)在条件允许的情况下,适宜的光照有利于褶皱臂尾轮虫的摄食。     

共生细菌SB1降解聚乙烯醇的研究--Ⅰ.共生细菌SB1的分离及某些性质

聚乙烯醇(PVA)是一种人工合成的水溶性大分子有机化合物。它广泛应用于纺织、化工和造纸等行业,随着化学合成技术的迅速发展,含这类物质的废水治理问题将日趋紧迫。七十年代以来国外已分离出降解PVA的菌株并用其净化环境。进入八十年代,国内在这方面也开始研究。本文报道的是共生细菌SB_1分离过程及其降解PVA的某些性质。     

两种假单孢菌中二氯酚降解酶活性及其定域研究

对两种有降解二氯酚能力的假单孢菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．ＤＣＰ－１和Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．ＤＣＰ－２中二氯酚降解酶活性及定域进行了测定，结果表明该酶的活力与菌种、培养等因素有关，与诱导物的关系不显；酶主要定域在膜周及膜内；酶的活力在两种菌中的水平相当；酶的比活力在ＤＣＰ－１的膜周处表现出相当高的水平。