中性蛋白酶催化水解污泥提取蛋白质的研究

为解决污泥二次污染问题并增加蛋白质来源,利用中性蛋白酶催化水解污泥提取蛋白质,分析了pH、酶浓度、反应时间、温度、底物含固率等因素对酶催化作用的影响,并确定酶作用时的最佳条件。结果表明:在pH=7.4、酶加量4 000 U/g污泥、反应时间4 h、温度50℃、含固率4%的条件下,污泥蛋白质提取达到27.4%,氨基酸含量为373 mg/L,多肽含量为912 mg/L;利用蛋白酶作为污泥处理剂获取蛋白质、氨基酸和多肽,具有探索意义和应用价值。     

微曝气条件下S-TE剩余污泥溶解性研究

研究了微曝气、不同温度条件下S-TE预处理对剩余污泥溶解和各种化学组分变化的影响.结果表明,S-TE污泥溶解存在2种反应(酶催化反应和热解反应)和2个过程:嗜热菌胞外酶(主要为蛋白酶和淀粉酶)首先解聚污泥胶团,进而溶解细菌的细胞壁,水解胞内有机物质.接种嗜热菌Bacillus stearothermophilus sp.AT06-1比不接种促进了污泥悬浮固体的溶解,接种条件下最适宜的溶解温度为65℃,此温度下,污泥VSS和TSS溶解率相对于不接种试验提高程度最大,2 d时VSS、TSS溶解率分别达到34.09%和24.16%,比不接种试验同期分别提高了7.57%和6.87%;微曝气条件下SCOD和VFA得到累积,最大累积量达到4 531 mg/L和2 319 mg/L,有利于厌氧消化;此时蛋白酶活性提高也最大.污泥溶解产生的蛋白质被蛋白酶水解,蛋白质浓度先升高后降低.     

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%.     

厌氧发酵处理庆大霉素菌渣的可行性及条件优化

采用厌氧发酵处理庆大霉素菌渣,考察了含固率、接种比、接种污泥、发酵底物等因素对庆大霉素菌渣厌氧发酵的影响,并用累积净甲烷产量衡量庆大霉素菌渣进行厌氧发酵的可行性及发酵程度。试验结果证实了庆大霉素菌渣进行厌氧发酵的可行性,其中含固率和接种比对发酵的影响较大,最佳条件为含固率5%,接种比1/3;对比试验所用3种接种污泥,发现接种某造纸厂污水处理IC反应器的厌氧颗粒污泥效果最优,在最优含固率和接种比的条件下,累积净产甲烷量为28.21 m3/t;此外,试验还证实,采用不同菌渣的联合发酵表现出了明显的协同作用,在最优条件下,庆大霉素菌渣与林可霉素菌渣按1∶2的比例联合发酵的产甲烷量可达到37.5 m3/t。     

SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质条件的响应面优化分析

以江苏省常州市某市政污水处理厂的污泥为原料,将十二烷基硫酸钠(SDS)作为添加剂,研究其对复合酶(碱性蛋白酶∶木瓜蛋白酶=4∶1)水解法提取剩余污泥蛋白质的促进作用,并根据前期试验结果,在确定液固比为5∶1和复合酶加酶量为5.23%的条件下,以剩余污泥蛋白质的提取率为指标,通过对SDS投加量、反应温度、初始pH值和反应时间因素进行单因素试验和响应面优化试验,确定SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的最佳提取条件和各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质提取率的影响显著性大小。结果表明:最佳提取条件为液固比5∶1、复合酶加酶量5.23%、初始pH值7.4、反应温度56.9℃、反应时间2.6h、SDS投加量8.16%;在最佳提取条件下剩余污泥蛋白质提取率的最大值可达69.12%,比仅使用复合酶的提取率(60.83%)提高了8.29%;各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的影响显著性由强至弱表现为反应温度初始pH值SDS添加量反应时间。     

高温热水解对不同含固率低有机质污泥溶出规律影响

高温热水解是促进低有机质污泥厌氧水解过程的有效方法,探讨不同含固率下低有机质污泥高温热水解后物质溶出规律,可为实现其高效厌氧发酵提供基础理论依据。通过序批式实验和相关性分析研究了含固率、温度和时间对高温热水解污泥中物质溶出的影响。结果表明：污泥中物质溶出特性与温度、含固率的相关性均较高(P=0.272～0.757,0.249～0.774)。除含固率6%的污泥外,8%、10%及12%含固率污泥中可溶糖、可溶蛋白质、总挥发性脂肪酸(TVFA)、溶解性有机碳(SOC)浓度随处理温度提高而增大,而pH则相反。除含固率的8%污泥外,氨氮(NH⁺₄-N)和游离氨(FAN)浓度亦随含固率、热水解温度的提高而增大。当处理温度相同时,可溶糖、可溶蛋白质、TVFA、SOC、NH⁺₄-N、FAN浓度总体上随含固率的升高而升高,而含固率变化对pH无显著影响。同时,含固率6%～10%的污泥中可溶蛋白质的溶出率高于可溶糖,随着含固率的增加,可溶蛋白质溶出率增幅有所降低;含固率为6%和12%时,TVFA增加不明显;SOC与SCO...     

高效苯酚降解菌Bacillus sp.L5-1的分离及其降解特性

从污水处理厂活性污泥中分离筛选出一株高效苯酚降解菌L5-1,经菌落形态观察和16S rDNA基因测序,结果表明菌株L5-1为蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）,美国国家生物信息中心（NCBI）的注册号为MN784421.将苯酚设置为唯一碳源,对其生长和苯酚降解特性展开研究.结果表明：菌株L5-1在10%接种量、温度30~35℃、pH值7~8的条件下,均能高效降解培养基中苯酚（培养基体积为100mL,初始苯酚浓度为500mg/L,14h时降解率>93%）.而在最优降解条件下（10%接种量,培养温度为35℃,pH值7.0,NaCl浓度为1%）,初始苯酚浓度为500mg/L,菌株在14h内的苯酚降解率可达97.1%;而当初始苯酚浓度为1000mg/L,菌株也可在46h内达到97.71%的降解率.运用Haldance方程动力学模拟菌株在不同浓度苯酚下的生长过程,其最大比生长速率为0.355h^-1,半饱合常数104.27mg/L,抑制常数为322.83mg/L,R²=0.997.菌株L5-1为目前已报道的Bacillus菌属中降解苯酚能力较强的菌株,为实际处理含酚废水中提供理论参考.     

含固率和接种比对叶菜类蔬菜垃圾厌氧消化的影响

通过叶菜类蔬菜垃圾中温批式厌氧消化实验,比较了含固率(3%、5%、7%)和接种比(1.5、2.5、3.5)对产甲烷效果的联合影响.结果表明,在研究实验参数范围内,含固率越低、接种比越高,越有利于缩短产甲烷反应迟滞期,平均日产甲烷速率越快.经过52d的培养,在含固率为3%、接种比为3.5的工况中,平均日产甲烷速率最快,达到9.5mL/(gVS?d),日最大产甲烷速率最快,达到49.8mL/(gVS?d),最早进入快速产甲烷期.当接种比为3.5时,随着含固率的升高,产甲烷速率下降,迟滞期延长,但单位底物累计产甲烷量增大,含固率7%时单位底物累计净产甲烷量为481mL/gVS.而当接种比为1.5时,含固率为5%和7%的工况均无法启动甲烷化反应,含固率为3%的工况的产气迟滞期达15d.挥发性有机酸的累积抑制甲烷化反应的启动,迟滞期随着液相中有机酸浓度的增加而延长,当有机酸浓度低于1260mg/L,甲烷化反应没有明显的迟滞期.     

含固率和接种比对叶菜类蔬菜垃圾厌氧消化的影响

通过叶菜类蔬菜垃圾中温批式厌氧消化实验,比较了含固率(3%、5%、7%)和接种比(1.5、2.5、3.5)对产甲烷效果的联合影响.结果表明,在研究实验参数范围内,含固率越低、接种比越高,越有利于缩短产甲烷反应迟滞期,平均日产甲烷速率越快.经过52d的培养,在含固率为3%、接种比为3.5的工况中,平均日产甲烷速率最快,达到9.5mL/(gVS·d),日最大产甲烷速率最快,达到49.8mL/(gVS·d),最早进入快速产甲烷期.当接种比为3.5时,随着含固率的升高,产甲烷速率下降,迟滞期延长,但单位底物累计产甲烷量增大,含固率7%时单位底物累计净产甲烷量为481mL/gVS.而当接种比为1.5时,含固率为5%和7%的工况均无法启动甲烷化反应,含固率为3%的工况的产气迟滞期达15d.挥发性有机酸的累积抑制甲烷化反应的启动,迟滞期随着液相中有机酸浓度的增加而延长,当有机酸浓度低于1260mg/L,甲烷化反应没有明显的迟滞期.     

热碱法破解污泥动态实验的条件优化

以城市污水处理厂二沉池污泥为研究对象,利用热碱处理工艺对其进行处理,研究污泥的最佳处理条件,分析静态实验对动态实验的指导作用。结果表明:静态实验处理条件下,污泥热碱处理的最佳初始pH、反应温度、反应时间分别为13、30℃、10 h;在最适条件下,COD溶出率、水相中的蛋白质和多糖浓度依次为61.53%、761.73 mg/L、649.85 mg/L;动态实验最佳反应时间为10 h,在此最佳条件下COD溶出率为75.77%、多糖浓度为842.34 mg/L,蛋白质浓度随着反应时间上下波动,总体破解效果高于静态实验。以上结果表明,污泥静态实验对动态实验具有现实指导作用,热碱联合具有较好的应用前景。     

亚硝酸盐降解菌的分离鉴定及其降解特性

从活性污泥中分离得到一株能以亚硝酸盐为唯一氮源生长的异养硝化细菌53,根据其形态、生理生化特性以及16S rRNA基因序列相似性分析结果,将其初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。研究了亚硝酸盐的初始浓度、pH、温度、接种量4个影响因素对菌株53降解亚硝酸盐效果的影响,确定了最适降解条件。结果表明,该菌株在亚硝酸盐浓度10 mg/L、培养温度30℃、pH为8.0、接种量5%条件下,接种24 h后对亚硝酸盐的降解率达到94.8%以上。在亚硝酸盐质量浓度为5mg/L的10L污染水体模拟实验中,按1%的接种量接入53发酵菌液(A600nm≈0.4),在30℃的水温条件下经4 d,53菌株对亚硝酸的降解率可达96.52%,处理后水体中亚硝酸盐的含量能达到养殖水体标准。表明该菌株对污染水体中的亚硝酸盐具有较强的降解效果。     

UASB启动运行特征及互营丙酸氧化菌定量分析

为揭示升流式厌氧污泥床（UASB）反应器启动运行效能与互营丙酸降解菌群数量之间的关系,以稀释的玉米淀粉生产废水为底物,考察了UASB启动期的运行特征,并采用实时荧光定量PCR技术（qPCR）分析了互营丙酸降解菌群（丙酸氧化菌和产甲烷菌）的演替规律.结果表明,在进水COD 2000mg/L和水力停留时间（HRT）24h条件下,经过38d的连续运行,COD去除率达到了91.9%.当HRT分阶段缩短至8h时,比产甲烷速率达到了315LCH₄/（kg COD·d）,且形成了沉降性能良好的颗粒污泥.qPCR检测结果表明,至少有5种已鉴定的丙酸氧化菌存在于UASB反应器中.Pelotomaculum propionicum为接种污泥中的主要丙酸氧化菌,约占检测到丙酸氧化菌总数的45.7%.它的数量随着HRT缩短不断减少.而Syntrophobacter sulfatireducens和S.wolinii的数量随着HRT缩短不断增加,并在启动完成时达到最大值,分别为1.3×10³,5.5×10³个16S rRNA基因拷贝数/ng DNA,演替成为成熟颗粒污泥中的优势丙酸氧化菌群.Methanobacterium和Methanosarcina为接种污泥中的主要氢营养型产甲烷菌和乙酸营养型产甲烷菌,其数量随着HRT的缩短而逐渐减少,而Methanospirillum和Methanosaeta的数量随HRT的缩短逐渐增加,成为成熟颗粒污泥中的优势产甲烷菌群.     

Martelella sp. AD-3强化活性污泥耐盐降解菲效能

基于嗜盐菌Martelella sp. AD-3优配市政活性污泥搭建耐盐高效降解菲的生物反应器,在3.0 %盐度,进水菲浓度20mg/L的运行条件下,菲去除率高达97 %.批次实验证明,盐度为3.0 %,pH值为7.5~8.5,底物浓度为20~200mg/L是菲降解的最佳环境条件,此时污泥比活性高于1.0mg/(gVSS×h).各共存底物的受试浓度下,酵母提取物和苯酚促进菲降解,镉和氰化物则抑制该过程,乙酸钠、铜、铬对该过程没有明显影响.16S rRNA基因高通量测序结果表明AD-3菌在反应器内具有长期稳定性,其相对丰度维持在1.5 %.Shinella、Microbacterium和Brevundimonas是反应器中的优势菌,其相对丰度分别为20.7 %,15.1 %和11.9 %.RT-qPCR结果显示接种AD-3菌后,编码PAHs双加氧酶RHDa的功能基因差异倍数从2.1提升至11.7.     

电磁波加载内回流硝化液对A/A/O缺氧池反硝化功能的影响

为了提升缺氧池的反硝化功能,对A/A/O系统的内回流硝化液进行电磁波加载.考察了加载时间（T）75s,加载功率（P）分别为100和400W的条件下,不同的硝化液加载百分比（L）（5%、10%、20%）对A/A/O系统功能的影响,优选出工况Ⅰ、工况Ⅲ和工况Ⅵ,分析3种工况下缺氧池混合液的微生物特性和群落结构变化.结果表明电磁波加载可致硝化液絮体结构破裂,有机物的溶出为缺氧池补充大量反硝化碳源,促进异养反硝化菌（Dechloromonas、Azospira、Haliangium）的富集,冗余分析（RDA）结果表明电磁波加载功率增大会使缺氧池中Dechloromonas大量富集.缺氧池的反硝化速率得到较大提高.电磁波加载条件为P=100W,T=75s,L=10%时,池内污泥的比亚硝酸盐还原速率（SNIRR）和比硝酸盐还原速率（SNRR）分别提升至（10.15±1.02）和（14.37±0.63） mg N/（g MLVSS·h）,比未加载时分别提高了20.55%和46.63%;当电磁波加载条件为P=400W,T=75s,L=10%时,二者提高至（10.57±0.82）和（12.16±0.74） mg N/（g MLVSS·h）,比未加载时分别提高了25.53%和28.03%,表明电磁波加载内回流硝化液能够提高A/A/O缺氧池的反硝化功能.     

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)。     

嗜热菌株AT07-1的分离鉴定及其在污泥溶解预处理厌氧发酵产氢中的应用

从湖南大学花园土壤中采集样品,用稀释涂布法分离和纯化适于污泥溶解的典型嗜热菌菌株,从中选出一株高效菌进行形态观察,并对其进行生理生化鉴定.结果表明,该菌株的革兰氏染色为阳性,呈细杆状,产芽孢,为好氧或兼性需氧细菌,最适生长温度为65℃,最适生长pH值为6.8~7.5.通过16SrDNA碱基测序和对比证实,该菌株是目前尚未报道过的一株嗜热菌,GenBank中注册命名为Bacillus thermophilic bacteria AT071(注册号:FJ231108).同时,将其纯种菌用于嗜热酶溶解（solubilization by thermophilic enzyme,S-TE）污泥稳定化处理,接种该嗜热菌可促进污泥中悬浮固体的溶解,2.5d时接种试验挥发性悬浮固体 (volatile suspended solid,VSS)溶解率达到59.41%,比不接种试验同期提高了25.58%,达到了EPA规定的污泥稳定化要求.进一步对经AT071预处理的污泥厌氧产氢效果进行研究,试验结果显示,接种处理后污泥发酵产氢效果良好,高出未接种处理（65℃热处理）污泥26.4%,发酵气体中只含有H2和CO2.     

生物淋滤法对疏浚淤泥中镉去除率及性质的影响

针对疏浚淤泥黏粒含量高、呈弱碱性的特性,采用疏浚淤泥和城市污水厂污泥共同驯化培养硫细菌接种液,研究生物淋滤过程对高污泥浓度的疏浚泥浆中镉的去除率、脱水性能和沉降性能的影响.结果表明:底物硫粉和FeSO4·7H2O共同用于生物淋滤能有效脱除淤泥中镉,同时可显著改善淤泥的脱水和沉降性能.当硫粉浓度为5g/L, FeSO4·7H2O浓度为15g/L,接种量为20%时,淋滤效果最好,淤泥中镉去除率达到88.68%,在此条件下,淤泥的离心脱水率和滤饼含水率分别为75%和33.47%,最终沉降距离最大.     

基于侧流FNA处理的颗粒-絮体污泥CANON启动

为探究游离亚硝酸(FNA)侧流处理絮体污泥抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性启动全程自养脱氮(CANON)工艺的可行性,考察了FNA处理对氨氧化菌(AOB)和NOB活性的影响,探究在颗粒-絮体污泥SBR反应器中水力筛分的絮状污泥经侧流FNA处理的运行效果. 结果表明:0.6mg/L FNA处理后的R1经过30d运行,NH₄⁺-N去除率恢复到处理前的水平,并且短程硝化稳定,系统平均出水总氮为13.84mg/L,且△NO₃^--N/△NH₄⁺-N比值接近CANON反应方程式理论比值0.11,成功启动CANON工艺. 而0mg/L FNA处理的R2由于NOB大量增殖导致启动失败. 批次试验结果证实,经过0.6mg/L FNA处理后,6h内NOB活性仅为对照组(FNA=0mg/L)的16.39%,并且在随后的运行中并未发现NOB活性的恢复,NOB得到了有效的抑制. 但与此同时,AOB的活性也受到了影响,反应器中NH₄⁺-N去除率仅为处理前的69.69%,AOB活性6h仅恢复68.06%.     

PFOA与PFOS对厌氧氨氧化污泥特性和微生物群落的影响

通过序批实验研究了不同浓度(0.5,1mg/L)与不同类型的全氟化合物(PFCs)对厌氧氨氧化(anammox)污泥脱氮性能及微生物群落的影响.结果表明,0.5与1mg/L全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对anammox污泥的脱氮性能无明显抑制作用;1mg/L PFOA(OA1)与PFOS(OS1)添加...