Optimization of C/N ratio for preparation of protein-rich and multi-enzymes feed thallus through synergic fermentation of mixed distillers'grains

A new procedure of determining optimal C/N (the rate of carbon source to nitrogen source) of mixed distillers' grains for combined bacteria synergic fermentation is established. At the same time an improved method evaluating bacteria growth, called method of dry cell weighing by filtering is developed. For each combination of C and N , their initial and residual contents before and after fermentation respectively are determined. Then followed the calculation of utilization of C and N sources by the compound bacteria. The optimal C/N is finally located from among the utilization of C and N of several combinations and the weight of produced mass of oven-dried thallus The conditions of fermentation are: inoculum size 10%, temperature 30.0℃, rotational speed 170 r/min, shake culture time 48h. The best results obtained from orthogonal experiments are: maximum mass of oven dried thallus is 14.693g in a liter liquid medium, maximum utilization rate of carbon source is 98.13% and maximum utilization rate of nitrogen is 78.14%. Optimal C/N is 5.1.     

酒糟制取高蛋白菌体饲料优质菌种对碳源氮源利用率的研究

研究了8503和8505二白种在以白酒糟、薯干酒精糟及两糟混合的培养液中培养，对该酒糟培养液中还原糖的利用率和氮的转化率的分析检测方法．通过对绝于菌体质量的时变曲线与菌种对碳源利用率和氮源转化率的时变曲线的对比研究，可以看到该菌种在酒糟培养液中对碳源和氮源的利用率与转化率的规律性，经48h或72h发酵后碳源利用率可达90％左右，本实验最高达92．92％，氮源转化率一般可达50％～70％，本实验最高达68.41％，每100ml培养液中绝干菌体质量最高达0.78399。     

A2/O-BCO系统中碳源类型对反硝化除磷及菌群结构的影响

采用厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化(A²/O - BCO)工艺处理低碳氮(C/N)比污水, 考察单因素碳源(阶段Ⅰ: 乙酸钠; 阶段Ⅱ: 乙酸钠+丙酸钠; 阶段Ⅲ: 丙酸钠)对有机物去除以及同步脱氮除磷的影响, 并重点探究乙酸钠、丙酸钠混合碳源条件下内碳源(PHA、Gly)的转化利用以及反硝化除磷(DPR)机理, 同时通过高通量测序对比了不同阶段微生物菌群结构的演变规律.结果表明: 混合碳源提高了有机物、氮、磷的同步去除效率, 厌氧段内碳源转化量为226mg/h, 释磷量高达30.58mg/L, DPR效率稳定在90%以上; 批次试验表明反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的比例为72.42%, 基本实现了DPAOs的富集; 高通量测序结果表明混合碳源更有利于形成独特的OTUs菌群, PAOs(包括Accumulibacter和Acinetobacter)和DPAOs (包括Dechloromonas和Pseudomonas)总量高达29.13%(> 16.18%(阶段Ⅲ) > 14.34%(阶段Ⅰ)), 有效促进了碳源的高效利用以及反硝化除磷效率; BCO反应器中氨氧化菌(AOB, 包括Nitrosomonas和Nitrosomonadaceae)和亚硝酸盐氧化菌(NOB, 以Nitrospira为主)总量从3.89%(N1)增加到23.09%(N2)、37.23%(N3), 为反硝化除磷提供充足的电子受体; 此外, 建立了基于碳源高效利用的运行调控策略, 以期为A²/O - BCO工艺的推广应用提供理论参考.     

兼氧条件下厨余垃圾发酵液作碳源的反硝化性能

在兼氧条件下,利用厨余垃圾厌氧发酵液调节反硝化系统的碳氮比（COD/TN,C/N）,并考察了其脱氮性能.结果表明,不同C/N条件下,反应系统均未出现有机物的积累,但高C/N条件下的亚硝酸盐最大积累浓度和积累速率高于低C/N;随着进水C/N的增大,反应整体脱氮率和反硝化速率不断增大,当C/N为13时,反硝化速率达到了最大值,为9.79mg/（gVSS·h）,其脱氮率超过95%;相同C/N条件下,反硝化速率和最大亚硝酸盐积累浓度均与进水硝酸盐浓度成正比.此外,实验结果表明,兼氧条件下的反硝化过程虽不易出现COD残留,但去除单位氮所需的有机物更多,且整体反硝化速率以及亚硝酸盐还原速率均低于厌氧条件.     

原水碳源分子量分布及DPB效能对酸化时间的响应

采用超滤-纳滤膜法对污水中碳源分子量(MW)进行切割试验,并测定各区间总有机碳(TOC)浓度以了解污水碳源组成特性;同时采用污水酸化技术,研究在不同酸化时间,碳源分子量分布的变化及对厌氧-膜好氧-反硝化(A2N)工艺中反硝化聚磷菌(DPB)用碳和净污效能的影响.结果表明,试验原水TOC为(58.3±2.83) mg /L,其中颗粒有机碳(POC)为(38.05±1.65)mg /L,占65.27%,剩余溶解有机碳(DOC)在分子量0.5kDa以上区间呈现“W”型分布,其中 MW>100kDa、10k~5kDa、1k~0.5kDa、MW<0.5kDa区间碳源分别占36.20%、12.05%、13.68%和29.83%.在不同酸化时间下,POC含量与DOC分布存在显著差异,在12h内酸化,可以有效将POC转化为DOC,且在14mg/L左右趋于平衡;DOC在大于0.5kDa区间上的分布呈现随时间而整体后移的趋势,在8h时碳源质量最优,其中MW<1kDa的小分子有机物高达17.30mg/L;此时,DPB污泥在厌氧池与缺氧池中的碳源利用率分别为 83.48%、79.59%,比0h时分别提高了23.56%、18.03%;TN、TP去除率分别提高了14.63%、16.98%.     

进水C/N对A~2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

采用厌氧/缺氧/好氧与生物接触氧化工艺组成的双污泥系统(A~2/O-BCO)处理实际生活污水.通过投加乙酸钠调节进水碳氮比(C/N=2.44~8.85),考察了系统的反硝化除磷特性.试验结果表明:进水有机物主要是通过改变硝化性能(即缺氧段反硝化负荷)以及聚-β-羟基链烷酸脂(PHA)的贮存和利用,进而影响系统的脱氮除磷效果.当进水C/N为4~5时,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别达到88%,80%和96%,实现了有机物、氮和磷的同步高效去除.碳平衡分析表明,A~2/O反应器去除的COD占去除总量的71.86%~77.28%,BCO反应器去除的COD仅占2%~12%,碳源的高效利用是A~2/O-BCO工艺在低C/N条件下实现深度脱氮除磷的重要原因.此外,通过进水C/N与曝气量、硝化液回流比、厌/缺氧反应时间等相关性的分析,提出了系统的优化运行策略.     

基于DGAOs富集的内碳源短程硝化反硝化工艺特性

采用序批式生物反应器（SBR）,以厌氧-好氧-缺氧的运行方式,研究了低C/N比下内碳源驱动的短程硝化反硝化工艺运行性能.结果表明,反应器内可同时富集反硝化聚糖菌（DGAOs）和氨氧化细菌（AOB）.DGAOs可以利用聚-β-羟基脂肪酸酯（PHA）为内碳源进行反硝化,且利用的PHA中PHB （聚-β-羟基丁酸酯）占主要部分.稳定运行后,第39d厌氧末期污泥胞内存储物质在荧光显微镜下清晰可见,内碳源存储的PHA在缺氧阶段净消耗量为2.34mmol C/L,较文献报道值高29%.经过55d的驯化后,SBR系统达到了较为稳定的脱氮效果,平均氨氮去除率为（93.13%±4.91%）,内碳源反硝化效率为（49.62%±8.97%）.驯化后的污泥淘汰了反硝化聚磷菌（DPAOs）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）,富集了DGAOs和AOB,其丰度从接种时的0.13%和0.20%分别上升到7.13%和1.11%,实现了低C/N下内碳源驱动短程硝化反硝化.     

1株好氧反硝化菌的分离鉴定和反硝化特性研究

从沈阳北部污水处理厂曝气池的回流污泥中驯化分离得到16株有好氧反硝化能力的菌株,并最终筛选得到1株好氧反硝化能力较强的菌株N6。菌株N6的革兰氏染色为阴性、无芽孢;经16Sr DNA序列分析,鉴定其为假单胞菌(Pseudomonas sp).。反硝化特性实验表明:菌株反硝化的最佳温度是30℃、最适pH值为7、最佳C/N比为15∶1;碳源的种类对菌株的反硝化效果影响很大,菌株N6对丁二酸钠和乙酸钠等小分子碳源的利用相对高于对葡萄糖、蔗糖等大分子碳源的利用,菌株反硝化的最适碳源是丁二酸钠。在最佳降解条件下,菌株24 h对硝酸盐的降解率达98%,并且没有亚硝酸盐的积累。     

碳氮比对聚氨酯生物膜反应器短程硝化反硝化的影响

研究了聚氨酯生物膜反应器在短程硝化反硝化工艺中的应用,考察碳氮比(15∶1、10∶1、5∶1和1.8∶1)对聚氨酯脱氮系统脱氮性能和微生物群落结构的影响,以及微生物群落结构与其处理效果的对应关系.结果表明,经过100 d的运行,当进水碳氮比从15依次下降到10、5和1.8,亚硝酸氮累积率由56.1%逐次上升到62.3%、72.3%和83.2%.在进水碳氮比为10时,系统取得最佳处理效果,氨氮和总氮去除率分别为99.1%和91.0%.进水碳氮比在15、10、5和1.8时,硝化反应和反硝化反应均同时发生在聚氨酯生物膜系统内,随着进水碳氮比的降低,同时硝化反硝化效率逐渐降低.生物膜的功能微生物分析表明,在碳氮比15时,生物膜的微生物多样性要显著高于其他工况.生物膜上的优势亚硝酸菌和硝酸菌分别以亚硝化单胞菌(Nitrosospira sp.)和硝化螺旋菌(Nitrospira sp.)为主,而反硝化细菌则以假单胞菌(Pseudomonas sp.)占据优势.     

C/N比对嗜酸细菌X-29产氢能力及其酶活性的影响

C/N比影响细菌的物质和能量代谢,为了提高产氢细菌的产氢效能,通过间歇产氢实验和酶活性分析方法,分析了在不同C/N比下嗜酸产氢细菌X-29的产氢能力以及氢化酶和乙醇脱氢酶的活性表达情况.研究结果表明,C/N比对产氢细菌的代谢及其相关酶的表达有显著的影响.虽然在不同C/N比下单位生物量的液相末端发酵产物差异不大,但是产氢能力存在显著的差异,当C/N比为14时产氢细菌X-29具有最大累积产氢量2 210.9mL/g.在不同C/N比下氢化酶的表达活性不同,氢化酶活性随着发酵的进行达到高峰后迅速降低,氢化酶的表达周期较短.乙醇脱氢酶活性随着代谢进程逐渐升高后而趋于平稳,不同C/N比时表达活性差异较小,表达周期较长.在C/N比为14时,氢化酶和乙醇脱氢酶的活性最高,分别为2.8μmol·(min·mg)^-1和33.2μmol·(min·mg)^-1.     

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％.     

碳氮源对光合细菌混合菌群产氢性能的影响

碳源和氮源是产氢光合细菌生长发育过程中不可缺少的营养物质,与光合细菌菌株产氢能力相关。以从花园土壤中富集分离出来的光合细菌混合菌群为研究对象,在血清瓶中于30℃下采用厌氧培养方式间歇培养8天,分别考察不同的碳源、氮源、碳氮源组合及其浓度变化对光合细菌产氢行为的影响。结果表明,碳氮源种类对光合细菌产氢能力有显著影响,与氮源相比,碳源对产氢量的影响更为显著,最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为草酸铵。最佳碳氮源组合为葡萄糖和谷氨酸钠组合,葡萄糖和谷氨酸钠浓度分别为3g/L和1g/L时,产氢量和最大产氢速率分别达41.35mLH2/(L-培养基)和0.328mLH2/(L-培养基·h)。研究结果为进一步探索产氢光合细菌生长的营养生理奠定了基础,对大规模培养条件的优化提供了依据。     

低碳源条件下供氧模式对活性污泥系统脱氮性能的影响

通过对比采用连续曝气和间歇曝气两种供氧模式的活性污泥系统对低碳源污水的脱氮性能,探究低碳源条件下供氧模式对活性污泥系统脱氮性能的影响.结果表明,反应器进水C/N为3时,连续曝气系统的总氮去除率较间歇曝气系统高17.92%,碳源脱氮利用率较间歇曝气系统高44.29%,同时,连续曝气系统中反硝化菌相对丰度(5.86%)也高于间歇曝气系统(2.06%),说明连续曝气系统对低碳源污水的脱氮性能明显优于间歇曝气系统.另外,基于16S rRNA测序功能预测,连续曝气系统中微生物的膜输送功能、碳水化合物代谢功能以及细胞组成功能均强于间歇曝气系统,因此连续曝气系统中微生物可以更好地利用碳源生长代谢,进而更好地处理低碳源污水.本研究为应对城市污水处理厂进水碳源不足提供思路.     

一株高效异养硝化菌的分离、鉴定及其氨氮去除特性

以丁二酸钠为唯一C源,从垃圾渗滤液活性污泥中富集、分离及筛选出一株高效的异养硝化菌,通过形态观察、生理生化特征及16S rDNA序列分析,对分离菌株进行了鉴定,同时对其硝化功能和氨氮去除特性进行了研究.结果表明,分离到的异养硝化菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),命名为XS76,其GenBank登录号为(JQ934897).该菌经过24h培养,有约60%的氨氮转化为胞内氮,35%左右的氨氮被去除,仅有少量硝酸盐氮的积累,没有羟胺和亚硝酸盐氮的积累.碳源、有机氮源、C/N比、温度等因素均对氨氮去除有较大的影响,在接种量为4%、丁二酸钠为碳源、硫酸铵为氮源、C/N 15、转速180~200r/min、pH 6~9及温度为34℃,氨氮负荷为420 mg/L时处理效果最佳, 96 h氨氮去除率可达99.20%.显示了高效的氨氮去除效果,具有潜在的实际废水应用价值.     

光合细菌黑暗好氧降解2-氯酚的特性研究

研究了光合细菌PSB-1D在黑暗好氧条件下处理2-氯苯酚时的降解规律和影响因素。考察了不同培养时间、碳源、氮源、初始pH值、PSB-1D接种量、摇床转速、不同初始2-氯苯酚浓度等因素对PSB-1D生长和2-氯苯酚处理效果的影响。结果表明:以葡萄糖、硫酸铵和酵母膏作为最佳碳氮营养源,初始pH值为7.0、接种量为10%、摇床转速为130r/min为最佳工艺条件,在此条件下PSB-1D处理2-氯苯酚降解率可达61.50%。黑暗好氧条件下光合细菌PSB-1D降解2-氯苯酚的规律符合一级降解动力学模型。随着初始2-氯苯酚的浓度逐渐由20mg/L提高到150mg/L,半衰期由39.36h延长为92.88h,也即2-氯苯酚浓度越高,降解所需的时间越长,降解速率常数Kb亦逐渐减小,由0.01754mg(/L·h)降到0.007458mg(/L·h)。     

甲烷作为反硝化气体碳源的研究进展

我国城市污水普遍存在碳氮比低的问题,在生物反硝化脱氮时常需外加碳源.以工业甲醇为外加碳源,不仅成本高,存在甲醇运输与贮存的安全性问题,而且出水中残留的甲醇还可能引起COD超标.而甲烷在一定条件下能够被甲烷氧化菌转化成甲醇等供反硝化菌利用的有机物,因而可作为一种新型的反硝化气体碳源.本文简述了国内外采用甲烷作为反硝化碳源...     

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.     

ANAMMOX富集与优化停曝比对MBR-SNAD工艺的影响

采用膜生物反应器（MBR）研究了厌氧氨氧化细菌在富集过程中的活性变化,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中以恒定曝气量,通过优化停曝比实现氨氧化细菌（AerAOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）协同脱氮并且有效抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的活性,然后添加有机物（乙酸钠）逐步启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺.结果表明,在厌氧氨氧化细菌富集过程中,通过不断缩短水力停留时间（HRT）提高进水氮负荷的方式强化厌氧氨氧化细菌活性,其平均活性由0.603mgN/（h·gVSS）提高到了8.1mgN/（h·gVSS）;当恒定曝气量为50mL/min,停曝比为4：10（min：min）时,AerAOB和AnAOB对氨氮的去除量分别占总氨氮去除量的58.8%和41.2%,NOB氧化亚硝态氮的量占总硝态氮生成量的15.3%,成功抑制了NOB的活性;当C/N比为0.5,调整停曝比为4：15后,反硝化过程氮去除量占总氮去除率的20.9%,厌氧氨氧化过程氮去除量占总氮去除率的79.1%,实现了AerAOB、AnAOB和反硝化细菌（DNB）协同脱氮的目的.     

剩余污泥微波-淘洗及零价铁强化发酵性能

为解决微波预处理高含固率污泥存在碳源溶出率低和释放的碳源有效性低的问题,本文选用淘洗的方法,同时将零价铁（ZVI）添加到淘洗污泥的混合液和上清液中进行厌氧发酵以强化碳源的有效性.结果表明,淘洗显著提升了微波预处理高含固率（TS=11%~17%）污泥的碳溶出率,水淘和碱淘较未淘洗时碳源溶出率分别提高了13%~68%、146%~308%.ZVI的加入不仅显著提高了挥发性脂肪酸（VFAs）溶出率,还能将大分子碳源定向转化为乙酸、丙酸等低分子碳源.混合液+ZVI、上清液+ZVI发酵的VFAs溶出量分别为317和354mg/g VSS,超过微波污泥VFAs溶出量的30倍.添加ZVI发酵后,丙酸、乙酸、丁酸等小分子碳源的比例有所上升,混合液中的占比分别为34%、26%、18%,上清液中的占比分别为39%、27%、20%,提升了污泥碳源的利用价值.研究表明,微波-淘洗预处理联合ZVI发酵技术能够有效提高剩余污泥中高效碳源的溶出率,这为剩余污泥的碳源化提供了一条新思路.     

多点交替进水阶式A2/O工艺强化脱氮除磷

为强化CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺的脱氮除磷性能,通过调整进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕、进水端厌氧池和缺氧池的进水流量比对CMICAO工艺参数进行优化,考察其对氮、磷去除的影响. 结果表明:试验条件下,C/N的提高可增强SND(同步硝化反硝化)作用,氮的去除效果也随之提高,C/N≥7时,前好氧池同步硝化反硝化率达到61%,出水ρ(TN)≤9.0 mg/L;在相同工况下,较低的C/N下反硝化除磷现象更明显. 综合考虑,C/N在5~7范围内,可取得较好的整体脱氮除磷效果. 优化工艺进水碳源分配可提高碳源利用效率,氮、磷的去除效果受进水流量比的影响较大,当厌氧池和缺氧池进水流量比为2.0时,可强化缺氧池的反硝化除磷作用,TN和TP去除率分别为75%和92%,出水ρ(COD_Cr)、ρ(NH+₄-N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别为28.7、1.9、9.2和0.27 mg/L,通过优化实现了CMICAO工艺对氮、磷去除的强化.