游离亚硝酸偶联生物表面活性剂强化污泥厌氧发酵产酸

在中温环境下以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了游离亚硝酸(FNA)偶联生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明:FNA偶联RL能显著提高污泥的水解,当RL的投加量由0.2 g/g提高至0.4 g/g时,溶解性COD(SCOD)的最大含量由451 mg/L提高至512 mg/L,溶解性蛋白质的含量由185 mg/L增加至210 mg/L,进一步提高RL的投加量对SCOD和溶解性蛋白质的增加影响不显著。此外,FNA偶联RL可促进短链脂肪酸(SCFA)的积累,并且当RL的投加量由0增加至0.4 g/g时,SCFA的最大浓度由361 mg/L增加至405 mg/L。FNA偶联RL对SCFA的组分影响不显著,丙酸含量最大,占35%～42%,其次为乙酸,占20%～26%。微生物活性分析表FNA偶联RL能促进水解和酸化酶的活性,而抑制产甲烷酶F420的活性。     

江汉平原冲积相黏土沉积物有机碳的赋存特征

以江汉平原冲积相地层不同深度的黏土沉积物有机碳的形态特征为研究对象,通过沉积物粒径和黏土矿物组成分析沉积环境和孔隙水化学成分对有机碳形态的影响,并利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析微生物的种类和含量及对有机碳的分解程度的影响。结果表明:(1)黏土沉积物的总有机碳(TOC)含量范围为1.77～19.57 g/kg;重组有机碳(HFOC)含量范围为1.60～17.79 g/kg;轻组有机碳(LFOC)含量范围为0.03～3.06 g/kg;黏土层孔隙水中的溶解性有机碳(DOC)含量范围为12.42～97.71μg/L。相对深层的沉积物有机碳以HFOC为主,HFOC对深层碳库的积累起着重要作用;(2)LFOC是孔隙水中DOC的来源之一;(3)微生物对LFOC的利用效率较高,微生物更偏向利用小分子有机酸和氨基酸(LFOC的组成成分)作为碳源,与LFOC呈显著负相关;(4)TOC和HFOC与黏粒组分呈正相关关系,它们与粉粒和细砂粒无相关性,黏粒是沉积物固定有机碳的重要组分;(5)蒙脱石与有机碳含量的相关性良好,存在较强的吸附作用。     

正交定向调控VFAs奇偶数比率对合成PHAs的影响

为了定向调控挥发性脂肪酸(VFAs)中奇偶数碳比率,在合成聚羟基链烷酯(PHAs)过程中改变PHB和PHV的比率,从而改变可生物降解塑料的内在性能。以淘米水为单一发酵对象,将pH值、温度、发酵天数作为影响因素,通过L9(33)正交试验观察VFAs中奇偶数脂肪酸变化,和污泥中聚磷菌合成PHAs的变化规律。结果表明当温度为35℃,pH值为8,第7天时奇偶数碳比率约为1∶1;当温度为25℃,p H值为8,第9天时奇偶数碳比率约为1∶2;当温度为45℃,pH值为6,第7天时奇偶数碳比率约为1∶3。将这3种不同比率的组合等量投加至污泥中,PHAs含量有显著增加,其中发酵液奇偶数碳比率为1∶1时PHAs积累量最高,为80.69 mg/L。研究表明pH值对偶数脂肪酸影响最大,发酵天数对奇数脂肪酸影响最大。而且发酵液比化学碳源更有利于PHAs的合成,使厌氧阶段PHB的质量分数显著增加,好氧阶段PHV的质量分数显著增加。     

基于pso-SVM的废水厌氧处理过程软测量模型

由于厌氧消化过程的复杂性和厌氧菌的敏感性,保持厌氧消化体系的稳定和高效性是比较困难的.本文在实验室采用IC反应器构建了一套厌氧废水处理系统处理人工合成废水,基于支持向量机(SVM)提出了一种预测废水厌氧处理系统出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度和COD去除率的软测量模型.为了提高模型的精确性和鲁棒性,加入pso算法(粒子群算法)优化SVM模型,并引入了分类策略对元数据集进行有效分类.仿真结果表明,基于pso-SVM模型的软测量模型对厌氧废水处理系统出水VFA浓度和COD去除率具有较好的预测能力,模型预测系统COD去除率及出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为65.86%、85.25%;加入分类策略后,元数据集分成两类,模型预测系统COD去除率测试样本数据相关系数分别为92.34%、83.41%;模型预测系统出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为99.14%、99.59%,系统预测精度明显提高.引入分类策略对元数据集进行有效分类,基于pso-SVM的软测量模型可为监控、优化和理解厌氧消化过程提供指导.     

污泥发酵产酸强化技术研究及应用进展

污水氮磷排放不达标,剩余污泥处理率低是当前污水处理厂亟待解决的两大问题。由剩余污泥厌氧水解发酵产生的挥发性脂肪酸,可以作为易生物利用的碳源提高污水脱氮除磷效率,因此如何获取富含挥发性脂肪酸的污泥发酵液,实现污水与污泥的共同治理受到了广泛关注。该文综述了国内外污泥厌氧发酵产酸的研究进展;介绍了影响污泥发酵产酸过程的各因素(主要包括pH值、温度、停留时间、氧化还原电位、碳氮比等)及作用机理;重点阐述了各种提高水解效率及产酸量的强化技术(超声、热、碱、臭氧及生物强化等)及其优缺点;基于可行性和成本效益,分析了现行强化技术存在的不足;并提出了后续研究的问题和方向。     

混碱调控剩余污泥碱性发酵实现LDHs高效提取短链脂肪酸

氢氧化钙调控剩余污泥碱性发酵,可有效提高发酵液原位合成层状双金属氢氧化物(LDHs)提取短链脂肪酸(SCFAs)的效率.本文拟利用氢氧化钙和氢氧化钠混碱调控剩余污泥碱性发酵,提高发酵过程SCFAs产量,进一步提高SCFAs提取效率.通过配置不同氢氧化钠和氢氧化钙混合比例的碱液,用于调控剩余污泥碱性发酵实验,发现混碱比例为25∶75时,可避免钙离子对污泥水解产酸影响,发酵液中SCFAs浓度达到6581.4 mg·L~(-1)(以每COD计,下同),是空白对照组(4179.4 mg·L~(-1))的1.6倍.同时,碱液提供的钙离子可将污泥发酵过程释放的无机阴离子去除,CO■、PO■浓度分别低至3.7 mmol·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1).利用氢氧化钠和氢氧化钙调控剩余污泥进行混碱厌氧发酵,可有效提高SCFAs的产量,消除主要无机阴离子对发酵液原位合成层状双金属氢氧化物(LDHs)提取SCFAs的干扰,合成的LDHs中SCFAs的含量为52.3 mg·g~(-1) LDHs,是空白组(18.9 mg·g~(-1)LDHs)的2.8倍.     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响

通过开顶式温室(Open top chambers,OTCs)升温以及刈割+施加牛粪处理,应用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,研究了青藏高原东部高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变暖和放牧的响应.结果表明,高寒草甸在生长季节,微生物群落以细菌为主.平均1.17℃的土壤升温使土壤微生物PLFAs总量增加34.58%,而春季割草结合牛粪施加使微生物PLFAs总量增加65.77%.模拟变暖和放牧均引起土壤微生物群落结构的显著变化.升温使细菌相对含量增加8.80%,而使真菌相对含量降低17.48%,细菌与真菌之比由7.3变为9.6.放牧使细菌相对含量增加8.40%,真菌相对含量降低14.04%,细菌与真菌之比由7.3变为9.2.OTCs升温+放牧处理比单独的升温或放牧处理对土壤微生物总量和细菌与真菌比值的影响更加明显.本研究表明,气候变暖和人类活动能够在短期内显著地改变青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构,进而可能影响这一地区的生态系统碳收支和养分循环.     

汉阳两湖泊底泥酶活性和脂肪酸垂直分布特征

酶活性和脂肪酸是富营养化湖泊底泥重要的生化指标。研究以武汉市汉阳地区两个湖泊为对象,测定了其中的酶活性(比色法)和脂肪酸(温和碱性甲酯化方法)。结果表明:酸性磷酸酶活性在表层和亚表层没有显著性差异(p0.05),而脲酶表层酶活性显著高于亚表层,甚至在有些位点差异极显著(p0.0005);饱和直链脂肪酸(碳原子数19)占总脂肪酸比例为40.40%～47.85%,多不饱和脂肪酸比例为18.21%～25.08%,表层和亚表层之间差异不明显(p0.05);单不饱和脂肪酸占总脂肪酸比例为19.60%～29.31%,饱和直链脂肪酸(碳原子数19)占总脂肪酸比例为6.47%～14.28%,表层和亚表层之间差异显著(p0.05)。碳原子数≥C24的长链脂肪酸比例很低,为1.57%～3.60%。上述研究结果在一定程度上获得了富营养化浅水湖泊底泥中酶活性和脂肪酸在垂直空间上的分布特征。     

嗜热地芽孢杆菌DM-2烃降解特性研究

从油田地层水中分离到1株嗜热解烃菌(地芽孢杆菌DM-2),通过研究该菌株在不同条件下降解原油的性能以及在最适条件下降解烃的特性发现：地芽孢杆菌DM-2可在45～70℃、pH 4.0～10.0、 0.2%～3.0%的盐离子浓度缺氧条件下降解原油烃类,其降解原油烃的最适温度和pH值分别为60℃和7.0.在此条件下,该菌可乳化液体石蜡作为碳源进行生长;气相色谱和红外光谱进一步分析表明,其能降解原油中的C14～C30的直链烷烃、支链烷烃和芳香烃类,并能降解C16～C36的长链单烷烃,其中对C28的降解量最高,达88.95%.DM-2菌株代谢烷烃的产物之一为脂肪酸,经液相色谱和质谱分析代谢十六烷产生的脂肪酸为乙酸,5 d产量达0.312 g/L,说明其采用次末端氧化途径氧化烷烃,之后进入β-氧化途径代谢.DM-2菌株在高温缺氧的极端环境下对烃的乳化、降解和产酸特性使其在高温石油污水的生物处理和开采重质原油方面具有潜在的应用价值.     

Combination e ect of pH and acetate on enzymatic cellulose hydrolysis

The productivity and e ciency of cellulase are significant in cellulose hydrolysis. With the accumulation of volatile fatty acids (VFAs), the pH value in anaerobic digestion system is reduced. Therefore, this study will find out how the pH and the amount of acetate influence the enzymatic hydrolysis of cellulose. The e ects of pH and acetate on cellulase produced from Bacillus coagulans were studied at various pH 5–8, and acetate concentrations (0–60 mmol/L). A batch kinetic model for enzymatic cellulose hydrolysis was constructed from experimental data and performed. The base hypothesis was as follows: the rates of enzymatic cellulose hydrolysis rely on pH and acetate concentration. The results showed that the suitable pH range for cellulase production and cellulose hydrolysis (represents e ciency of cellulase) was 2.6–7.5, and 5.3–8.3, respectively. Moreover, acetate in the culture medium had an e ect on cellulase production (KI = 49.50 mmol/L, n = 1.7) less than cellulose hydrolysis (KI = 37.85 mmol/L, n = 2.0). The results indicated that both the pH of suspension and acidogenic products influence the enzymatic hydrolysis of cellulose in an anaerobic environment. To enhance the cellulose hydrolysis rate, the accumulated acetate concentration should be lower than 25 mmol/L, and pH should be maintained at 7.