Biomethanation of plant materials and agricultural residues using dung samples as wild population of microbes and also with isolated methanogens

Recycling of plant materials and agricultural residues for biomethanation was attempted in vials. The methanogenic activities of certain sewage samples have also been tested. Both sterilized and non-sterilized biomasses were used. Biomethanation was carried out with dung samples (cow, goat, buffalo, piggery wastes and poultry wash) as wild populations of microbes and in combination with other microbial isolates (isolated in the laboratory).Biomethanation had been observed to be good in most cases and particularly with the sterilized biomass. Mixed inoculum (dung samples and poultry wash) was found to be best for biomethanation. Of the microbe isolates, isolates from buffalo, pig and paper mill wastes appear to be most effective. Pretreated sawdust and rice straw were found to be good subtrates for biomethanation. Of the different plant biomass used Spirogyra (algae), Ipomea and water hyacinth were most effective whereas Jatropa gossypifolia and Parthenium sp. were the least effective. Biomethanation of Spirogyra was carried out both in anoxic and oxic conditions. Though methane production decreased enormously under oxic conditions, definite methane production continued indicating that the biomethanation process is not exclusively anoxic. Similarly, biomethanation of sewage samples from different sewage treatment plants were carried out with and without isolated methanogens and methane production was found to be moderate.     

Microbial characteristics in anaerobic membrane bioreactor treating domestic sewage: Effects of HRT and process performance

Two anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs) equipped with different membrane pore size (0.4 or 0.05μm) were operated at 25℃ and fed with domestic wastewater.The hydraulic retention time (HRT) of the reactors was shortened.The microbial communities of the two AnMBRs were investigated by 16S rRNA gene amplicon sequencing to see the effects of HRT.The predominant Archaea was an aceticlastic methanogen Methanosaeta.The composition of hydrogenotrophic methanogens changed with the HRTs:the population ...     

种植杂交稻对甲烷排放的影响及评价

早、中、晚稻三季24h稻田甲烷监测结果表明,种植杂交稻没有明显增进福田甲烷排放的作用．甲烷释放总量在3个种植季节中,除连作晚稻的杂交稻田比常规稻田高11．6％外,早稻、单季稻杂交稻田分别低于常规稻田6．4％和8．9％．稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（移栽后5～7周）杂交稻高于常规稻,孕穗至收获期杂交稻低于常规稻．温度对甲烷释放影响十分明显．在不同水稻种植季节,稻田甲烷释放模式各不相同．经测定,杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田,其中产甲烷细菌数可相差数倍至2个数量级．试验结果还表明,种植水稻明显增加了稻田甲烷排放量,与侵水稻田相比．植稻田甲烷排放量增加了41．4％．     

北京市北神树生活垃圾填埋场产甲烷菌的群落结构和演替规律

产甲烷菌是填埋场稳定化的关键微生物.以北京市北神树垃圾填埋场为采样地,钻井采集了填埋深度6~36.1 m,填埋时间2~15 a的垃圾样品.采用PCR检验其中产甲烷菌的种类,并基于QPCR技术获得的数据,研究了各类产甲烷菌随时间和深度的数量变化,及其与垃圾化学性质之间的关系.发现堆体内有机质含量基本稳定,p H呈弱碱性,符合产甲烷阶段的化学特性.检测出两类乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanosarcina),一类氢营养型产甲烷菌(Methanobacterials).随着填埋时间的延长,产甲烷菌呈现出先升高后下降的趋势,填埋9 a以上的垃圾中产甲烷菌群落结构趋于稳定.乙酸营养型的Methanosarcina为优势类群.三类产甲烷菌的含量与挥发性脂肪酸含量显著相关,与各类大分子有机质含量相关性很弱或不相关,表明产甲烷菌的数量受底物含量的影响,而在填埋2 a以上的垃圾中,大分子水解、发酵等作用对产甲烷菌影响微弱.     

低温沼气技术：低温产甲烷过程及嗜冷产甲烷菌

综述了低温厌氧消化产甲烷过程,近年来研究者们已经分离出的一些最适生长温度为15℃-25℃的产甲烷菌及其分布,为今后嗜冷产甲烷菌的特征、分布等研究奠定了一定基础。     

上向流厌氧滤池(UAF)处理城市生活污水的运行效能

采用上向流厌氧滤池(UAF)处理实际生活污水,研究中温条件下水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对系统运行效果及优势产甲烷菌群的影响.结果表明,在35℃,HRT为24 h条件下,系统启动28 d后化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率可达75%以上. HRT由24 h降至2. 5 h的过程中,COD去除率呈现先上升后下降的趋势,在HRT为5h时最高,平均去除率为81. 71%,最高可达87. 18%,当降至2. 5 h后,COD去除率降至75. 12%.甲烷产率(每消耗单位质量底物产生的甲烷的量,以CH4/CODre计)及甲烷体积分数随HRT的降低而增高,HRT为2. 5h时为0. 30 L·g-1,甲烷体积分数维持在73%左右,经能耗核算后可得系统产能可满足蠕动泵能耗需求.对系统内主要的产甲烷菌进行定量分析表明,乙酸营养型产甲烷菌Methanosarcinales丰度最高,为优势菌群,随着HRT的逐渐降低,乙酸营养型和氢营养型产甲烷菌的丰度都有大幅度提高.     

填埋场古细菌垂直分布格局及其与垃圾降解程度响应特征

研究了青岛市小涧西垃圾填埋场表层（3~12 m）、中上层（15~24 m）、中下层（27~36 m）和底层（39~45 m）古细菌的多样性、群落组成与垂直分布特征,以及垃圾降解程度与古细菌群落结构演替变化的响应关系.结果表明：垃圾有机质和凯氏氮含量随填埋深度增加呈降低趋势,而pH呈微弱升高趋势.填埋场中下层的古细菌群落多样性和丰度显著高于其他填埋层.在填埋层各深度上,广古菌门（Euryarcharota）为优势菌门,相对丰度达到90%以上,甲烷微菌纲（Methanomicrobia）和热源体纲（Thermoplasmata）为优势菌纲,二者相对丰度之和达84.69%~99.67%.属水平上,甲烷囊菌属（Methanoculleus）的占比在38.16%~64.46%之间变化,且与有机质相关性不显著,表明该类氢营养型产甲烷菌在垃圾中分布广泛,受垃圾降解程度影响较小.马赛球菌属（Methanomassiliicoccus）的相对丰度自表层的50%降至底层的20%,且与有机质呈显著正相关（r=0.95,p<0.05）,表明该类甲基营养型产甲烷菌的分布受有机质降解程度影响较大.以乙酸裂解产甲烷的甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）和甲烷丝菌属（Methanothrix）在填埋场中也占有重要地位,但二者相对丰度整体低于Methanoculleus.Methanosarcina自表层至底层所占比重逐渐升高,与有机质呈显著负相关（r=-0.96,p<0.05）;而Methanothrix仅在中下层有较高的丰度,与有机质相关性不显著,主要与两种菌属对乙酸亲和性的差异有关.不同填埋深度上产甲烷菌群落结构的演替变化反映了不同类型产甲烷菌对垃圾降解产物与稳定化程度的响应.     

硫酸盐对医药化工废水厌氧系统运行稳定性的影响

以获得硫酸盐还原能力的厌氧装置为研究对象,研究进水中不同硫酸盐浓度对厌氧反应器的运行效果的影响。试验结果表明:硫酸盐添加量为300 mg/L时,厌氧反应器出水COD浓度最低,COD去除率为76.1%,同时厌氧反应器出水中VFA的浓度最低;在硫酸盐添加量为400 mg/L时,此条件下获得产甲烷量最高,达240~260 mL/g;出水硫化氢浓度则随着硫酸盐添加量的增加而增加。在500 m3的UASB反应器内进行连续厌氧处理试验,结果表明添加硫酸盐后厌氧反应器的运行情况稳定。     

采油废水厌氧处理系统的微生物群落特征

为了深入认识石油烃的厌氧降解过程,利用分子生物学技术分析了大庆油田采油废水处理系统厌氧池和进水中的微生物群落特征。基于DGGE和克隆文库的分析结果均表明,厌氧生物膜中存在的古菌源自于采油废水。厌氧生物膜和采油废水中的古菌主要是产甲烷菌,包括嗜甲基的Methanomethylovorans thermophila和利用氢和甲酸的Methanolinea tarda。值得注意的是,氢营养型的M.tarda在厌氧生物膜中得到了富集。进水和厌氧生物膜中的细菌群落结构明显不同。进水中的主要细菌类群为Epsilonproteobacteria,而生物膜中的主要类群为Nitrospira和Deltaproteobacteria。在厌氧生物膜中发现许多与产甲烷古菌(尤其是氢营养型产甲烷菌)协同降解石油烃类物质的细菌相关克隆:其中一个克隆与Syntrophus具有较高的同源性,该类菌是产甲烷菌介导的厌氧烃降解微生物区系中的关键细菌;许多Deltaproteobacteria克隆属于group TA类群,该类群细菌主要参与芳香族化合物产甲烷菌介导的厌氧降解过程。这些结果表明,在大庆油田采油废水厌氧处理系统中已经建立起由产甲烷菌所介导的厌氧石油烃降解的微生物区系。     

一株兼性嗜冷产甲烷杆菌的分离与系统发育学分析

从云南哀牢山泥土中分离出一株生长温度范围为7～40℃的兼性嗜冷产甲烷杆菌8-1.该菌株革兰氏染色阳性,直径0.2～0.3μm,长2～5μm,具有弯曲和微弯杆状两种形态,不运动,单生﹑成对﹑多数成聚集状态存在.能够利用H2/CO2和甲酸盐生长,不利用甲醇﹑三甲胺﹑乙酸和二元醇类.最适生长条件:温度为35℃,pH值为7.5～8.5,盐浓度为0 mol/L NaCI.最低生长的温度可达到7℃.菌株8-1与标准株Methanobacterium subterraneum strain A8p(=DSM 11074T)的16S rRNA基因序列相似性为99%.