膜生物反应器在汽爆稻草秸秆酶解中应用研究

以汽爆稻草秸秆为原料,通过将几个酶解罐串联来提高最终还原糖浓度.考察了酶浓度,酶解单元组成以及稀释率对汽爆稻草秸秆酶解的影响.结果表明,最佳条件为:20FPU/g,酶解单元由4个酶解罐组成,稀释率为0.075/h.在此条件下,酶解时间为24h时,与传统批次酶解相比,汽爆稻草秸秆总转化率从18%～21%提高到39.5%.与只有1个酶解罐的膜反应器相比,每g底物还原糖产量从0.25g提高到0.4g,最终所得还原糖的平均浓度从4.56g/L提高到27.23g/L.     

造纸废弃纤维糖化研究

通过Plackett-Burman设计法筛选影响造纸废弃纤维糖化的主要影响因子,采用Box-Benhnken实验设计优化造纸废弃纤维糖化实验条件。结果表明:酶解时间、底物浓度、酶用量是影响废弃纤维的主要影响因素;在酶解时间81.5 h、底物浓度51.3 g/L、复合纤维素氧化酶酶量37.2 IU/g底物的条件下,糖化率可达到73%以上。     

用高浓度对苯二甲酸溶液产电的微生物燃料电池

以高浓度对苯二甲酸（TA）溶液为底物,研究微生物燃料电池的产电效果.以厌氧活性污泥作为接种体,经过210 h驯化,开路电压达到0.54 V,证明了TA可以作为微生物燃料电池的底物进行产电.深入研究了不同pH值和底物浓度对产电的影响,实验结果表明,当体系pH为8.0时,负载两端（R=1 000 Ω）电压最大,底物浓度越高,负载两端电压越大,并逐渐趋近于一个最大值,通过Monod方程回归得到该微生物燃料电池体系输出电压的最大值U_max为0.5 V,K_s值为785.2 mg/L.当底物浓度（以COD计）为4 000 mg/L时,最大输出功率密度为96.3 mW/m²,库仑效率为2.66%,COD去除率为80.3%.     

秸秆发酵产氢的影响因素研究

以加热预处理的厌氧活性污泥为接种物,以秸秆（稻草、麦杆）为发酵底物进行微生物产氢实验,研究了不同秸秆粒径、纤维素酶用量、预处理方法、发酵液pH值对秸秆发酵产氢速率以及产氢气量的影响.其中颗粒粒径为170 μm的稻草经过NaOH预处理,按照底物与纤维素酶用量1∶1的比例酶解,进而发酵产氢的单位总产氢量为90.5 mL/g,最大单位产氢速率为0.58 mL/(h·g).     

黄孢原毛平革菌固态发酵产漆酶的研究及应用

对黄孢原毛平革菌（BKMF-1767）利用香蕉皮和玉米棒为发酵底物产胞外漆酶进行了研究.结果表明,当香蕉皮与玉米棒混合比例为1∶2、诱导剂CuSO₄为0.4 mmol/L时,能获得最高漆酶酶活12.68　U/g.利用固态发酵所获得的粗漆酶液,进行了降解五氯酚的试验.在没有氧化还原介体时粗漆酶液能降解PCP,粗酶液中加入5　mmol/L氧化还原介体（ABTS）能获得更高的降解率,反应6 h分别为37.8%和97%.将粗漆酶液用(NH₄)₂SO₄盐析纯化,用提纯后漆酶降解PCP,6 h后降解率为81.8%.     

FeS2/生物炭复合材料对As(Ⅲ)吸附和氧化去除的性能研究

为解决水体As（Ⅲ）污染问题，本实验采用炭化沼渣废物耦合水热反应开发了一种新型生物炭基FeS₂复合材料（FeS₂/BC）。应用场发射扫描电子显微镜（FESEM），X射线衍射技术（XRD）和比表面积分析仪对FeS₂/BC进行表征；探究了不同FeS₂/BC质量比，反应时间，As（Ⅲ）初始浓度以及过硫酸盐（PS）剂量等对As（Ⅲ）吸附和氧化去除的影响。结果表明FeS₂成功地负载于沼渣BC上；在相同As（Ⅲ）吸附条件下，含FeS₂较多的复合材料（FeS₂/BC（1∶1））具有最大的As（Ⅲ）吸附性能（84.5%），该吸附过程兼具单层和多层化学吸附；FeS₂/BC（1∶1）复合材料活化PS氧化去除As（Ⅲ）的最佳PS剂量为200 μmol/L；在PS存在条件下，FeS₂/BC（1∶1）在短时间内（30 min）去除As（Ⅲ）的速率为0.083 5 min^-1，即实现了"1+1>2"的聚力效应，又缩短了As（Ⅲ）修复进程。因此，基于沼渣制备的FeS₂/BC复合材料在水体As（Ⅲ）吸附和氧化去除上效果明显，是一种有前景的As（Ⅲ）修复材料。     

甲基叔丁基醚（MTBE）降解菌株的分离鉴定及降解动力学研究

从银杏根部土壤中分离驯化出1株能以MTBE为唯一碳源生长的菌株A1,经过16S rDNA序列分析后,初步鉴定该菌株为睾酮丛毛单胞菌（Comamonas testosterone）;进一步试验研究了微生物接种量、pH值、温度、MTBE初始浓度等环境因素对MTBE降解的影响.结果表明,菌A1降解MTBE的最佳条件为：pH值7.0,温度25℃,接种量2　mL（D₆₀₀=2.523 A）,初始MTBE浓度50 mg/L.在此降解条件下,7　d后MTBE去除率最高可达98.89%（与空白实验对比,MTBE挥发量占46.55%）.菌A1降解MTBE符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其基本降解动力学参数rmax=0.872　d^－1,Km=7.832 mg·L^－１,Ks=130.75 mg·L^－１.     

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.      

超声辅助氨解预处理对纤维素酶酶解餐厨垃圾的影响研究

为了提高餐厨垃圾酶解产糖能力,从而能得到更多的燃料乙醇,就纤维素预处理对餐厨垃圾酶解产糖能力的影响进行了试验研究,考察了餐厨垃圾氨解、超声预处理对酶解产糖的影响规律。结果表明：在纤维素酶加酶量为12 g/100g实验垃圾样品、pH4.8、酶解糖化温度为42℃～58℃、反应时间为60 min的条件下,餐厨垃圾经过氨水-超声（10%氨水,固液比1∶20,超声30min）预处理的酶解产糖率比没进行预处理的产糖率有较大提高。     

预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H2-CH4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H₂-CH₄的影响. 结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H₂、CH₄产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0molL, w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10mgg时,预处理最佳. 其中1.0molL NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H₂)(H₂含量)达30.09%,累积产H₂量(以香蒲干质量计)达11.39mLg;φ(CH₄)(CH₄含量)最高达67.48%,累积产CH₄量(以香蒲干质量计)达41.87mLg;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%. 纤维素酶预处理后香蒲产CH₄能力显著提高,产CH₄阶段φ(CH₄)最高为71.39%,累积产CH₄量达46.32mLg,还原糖利用率达72.10%. 扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H₂-CH₄工艺的快速启动和稳定运行.     

玉米芯草酸热裂解液在微生物燃料电池中的产电特性

考察玉米芯经草酸热裂解预处理后产生的热裂解液在单室空气型阴极微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）中的降解及产电特性。玉米芯草酸热裂解预处理的最佳条件为:反应温度160℃,反应时间90 min,草酸用量（质量分数）2%时,可产生的还原糖浓度为0.44 g/g,固体消化率约为58%。当采用稀释20倍的酸式热裂解液时,MFC最大功率密度为278 mW/m2,产电周期约为120 h。使用不同浓度玉米芯酸式热裂解液的MFC对COD去除率均可达到90.0%以上,随着稀释倍数的降低,MFC库仑效率从18.6%降低至9.72%。MFC阳极微生物群落在属水平上,典型产电细菌Geobacter属的相对丰度最高达到3.40%;Klebsiella属在使用稀释20倍酸式热裂解液下的相对丰度达到41.6%。研究结果为强化玉米芯在MFC中的有效利用提供了参考。     

Delignification of disposable wooden chopsticks waste for fermentative hydrogen production by an enriched culture from a hot spring

Hydrogen(H2) production from lignocellulosic materials may be enhanced by removing lignin and increasing the porosity of the material prior to enzymatic hydrolysis. Alkaline pretreatment conditions,used to delignify disposable wooden chopsticks(DWC) waste, were investigated. The effects of NaOH concentration, temperature and retention time were examined and it was found that retention time had no effect on lignin removal or carbohydrate released in enzymatic hydrolysate. The highest percentage of lignin removal(41%) was obtained with 2% NaOH at 100℃, correlated with the highest carbohydrate released(67 mg/gpretreated DWC) in the hydrolysate. An enriched culture from a hot spring was used as inoculum for fermentative H2 production, and its optimum initial pH and temperature were determined to be 7.0 and 50℃, respectively. Furthermore, enzymatic hydrolysate from pretreated DWC was successfully demonstrated as a substrate for fermentative H2 production by the enriched culture. The maximum H2 yield and production rate were achieved at 195 mL H2/g total sugarsconsumedand 116 mL H2/(L·day), respectively.     

碱处理玉米秸秆与超声预处理污泥混合厌氧消化效果研究

以碱处理玉米秸秆和超声预处理污泥为发酵原料,在恒温35±1℃及底物浓度为15 gVS/L的条件下,采用正常运行的大型沼气池沼液作为接种物,研究不同配比(VS污泥:VS秸秆分别为1:0、2:1、1:1、1:2、1:4)对混合厌氧消化效果的影响.研究表明,VS污泥:VS秸秆的比例为1:2时累积产气量最高,VS产气率达到了472.33 mL·g-1,甲烷产量在发酵稳定后达到了60.52%.进一步研究得出,将超声预处理污泥与碱处理玉米秸秆按一定比例混合发酵可以将产气高峰提前.     

城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸工程示范研究

鉴于污泥厌氧发酵产酸技术的生产规模性研究较少,为深入了解城镇剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFAs）工程的长期运行特征,基于0.3 t/d规模的生产线平台进行了为期240 d的稳定运行研究,考察了长期运行条件下的污泥预处理效果、产酸水平、VFAs回收和经济可行性.结果表明:污泥经热-混碱预处理后溶解性有机物浓度〔ρ（SCOD）,以溶解性COD计〕比原污泥提高了29倍,水解率达到56%.当ρ（TSS）（TSS为总悬浮固体）分别为30和70 g/L时,污泥预处理水解率分别为56%和59%;厌氧发酵产酸率〔以每g污泥有机物生产多少mg VFAs计,R_VFAs〕分别为277和256 mg/g;ρ（TVFAs）（TVFAs为总挥发性脂肪酸）最高可达9.1 g/L,其中乙酸占61.6%.采用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）联合调理能够有效提高发酵污泥的脱水性能,与对照组相比,泥饼的含水率由84.8%降至64.0%,发酵液的回收率由33.7%升至75.7%.经济效益分析表明,设置处理规模为100 t/d时,运行成本为346.6元/t,收益为451.4元/t.研究显示,城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸生产线运行稳定,能够实现较好的有机物生物转化与资源化效果,经济可行,具有显著的应用前景.      

Effect of biomass addition on the surface and adsorption characterization of carbon-based adsorbents from sewage sludge

Sewage sludge with the additive corn cob was used as prescusor to prepare sludge-based carbon adsorbents by pyrolysis method. And then, the carbonizated products were activated with potassium hydroxide. The mixing ratio of the corn cob to sewage sludge was investigated. The surface area and pore size distribution, elemental composition, surface chemistry structure and the surface physical morphology were determined and compared. The results demonstrated that the addition of corn cob into the sewage sludge sample could effectively improve the surface area (from 287 to 591 m 2 /g) and the microporosity (from 5% to 48%) of the carbon based adsorbent, thus enhancing the adsorption behavior. The sulfur dioxide adsorption capacity was measured according to breakthrough test. It was found that the sulfur dioxide adsorption capacity of the adsorbents was obviously enhanced after the addition of the corn cob. It is presumed that not only highly porous adsorbents, but also a high metallic content of these materials are required to achieve good performances.     

Furfural residues from straw become complex fertilizer by addition method

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｕｒｆｕｒａｌｉｓａｋｉｎｄｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ.Ｗｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｉｔｓｕｓｅ,ｉｔｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｎｕａｌｌｙ.Ｂｕ?..     

高温预处理强化污泥与餐厨垃圾共消化

污泥和餐厨垃圾共消化具有提高污泥稳定化的作用,为进一步强化污泥与餐厨垃圾共消化效果,提出高温预处理强化污泥与餐厨垃圾中温厌氧共消化的运行策略,并从宏观和微观2个层面探讨了共消化系统的运行机制。结果表明：污泥与餐厨垃圾经过1 d高温预处理后,其SCOD/TCOD从33.9%提高到65%;中温厌氧消化时的甲烷产率和有机物去除率高达0.54 L/g和78.8%(SRT=20 d)、0.76 L/g和56.6%(SRT=15 d),略高于某实际餐厨废弃物及市政污泥协同处理项目一期的0.53 L/g和53.5%,该项目采用150～170℃高温、1 MPa高压热水解进行预处理;采用Illumina MiSeq测序技术得出水解酸化菌属如Porphyromonadaceae、Draconibacteriaceae、Eubacterium和Romboutsia在高温预处理后的共消化系统中得到富集,促进了系统的水解和产酸过程,为系统中产甲烷菌Archaea提供了丰富的基质,强化了污泥与餐厨垃圾共消化产气效果。     

玉米秸秆发酵浸出液模拟废水发酵产氢的放大实验研究

在20L的半连续流发酵罐中,以牛粪堆肥为产氢菌源,按照玉米秸秆发酵浸出液的主要成份配制模拟废水,考察和分析了几个关键环境因素对发酵产氢的影响。结果表明,HRT、C/N、Fe2+浓度和模拟废水浓度对发酵产氢均有不同程度的影响。在本实验条件下,秸秆模拟废水的氢产量、氢浓度和产氢速率分别为11.80mol/kg、56%和8.81L/(L?d),底物转化率大于90%,废水中COD去除率为39.40%。在整个发酵产氢过程,液相主要发酵副产物为丁酸、乙酸和丙酸以及少量的乙醇和丁醇。