HRT对固定床厌氧反应器运行效果的影响

为了考察水力停留时间(HRT)对炭纤维载体固定床厌氧反应器运行效果的影响,在进水COD分别为20 000~25 000 mg/L和40 000~45 000 mg/L2个浓度范围下,研究了不同HRT对反应器运行效果的影响。结果表明,通过HRT的调整,在达到相同有机负荷(OLR)下,进水COD为20 000~25 000 mg/L的COD去除率和产气量,明显比进水COD为40 000~45 000 mg/L的运行效果好;进水COD为20 000~25 000 mg/L,HRT为14 h,相应的OLR为41.09 kgCOD/(m3.d)时,COD去除率仍然维持在68%以上,沼气容积产气率达到14.55 m3/(m3.d)。炭纤维载体固定床厌氧反应器具有较高的COD去除率、产气效率以及抵抗低pH、高负荷冲击的能力,运行过程中没有发生反应器堵塞的现象。     

炭纤维载体固定床厌氧发酵启动运行效果实验

以开发高效率、抗冲击性能强的高浓度有机废水沼气发酵技术为目的，用传统的 UASB反应器作为对照，研究了以炭纤维为生物膜载体的固定床厌氧反应器的启动运行效果。反应器进口废水 COD 为 5 000 mg/L, 水力停留时间 (HRT) 由213 h 逐步缩短为35 h，进水有机容积负荷(OLR)由0.56 kg COD/ (m³·d)提到3.45 kg COD/(m³·d)。结果表明，固定床反应器厌氧发酵的效率比对照高，出水 pH 值也比对照稳定；运行到第 50 d 时，固定床厌氧反应器和对照的 COD去除率分别由第 7 d 的36.56%和33.58%上升到87.9%和62.6%；固定床厌氧反应器的容积比产气率最高为1.16 m³/(m³·d)，累计产气量为415.59 L，而对照的容积比产气率最高值仅为0.31 m³ /(m³·d)，累计产气量为 71.66 L，前者最高容积比产气率和累计产气量分别是后者的3.74倍和5.78倍。固定床厌氧反应器的启动速度、COD 去除率和产甲烷效率显著地高于对照反应器。     

快速木质纤维素分解菌复合系MC1对秸秆的分解能力及稳定性

以天然水稻秸秆为材料研究了快速降解木质纤维素的细菌复合系MC1对木质纤维素的分解能力;并在不同条件保藏、高温处理以及利用变性梯度胶电泳(DGGE)技术研究了复合系的稳定性.结果表明,复合系MC1在50℃液体静止培养条件下8～10d,把培养液2%干重的水稻秸秆完全分解溶化;经过9d的培养,水稻秸秆的总干重减少81%,其中纤维素减少99%,半纤维素减少74%,木质素减少51%.连续继代培养4a、常温干燥保存4a、-20℃冷冻藏4a、培养液直接在室温和4℃保存1a、90℃处理30min仍具旺盛的分解能力并稳定传代.平板培养基培养证明MC1全部由细菌组成,16SrDNA变性梯度胶电泳(DGGE)检测结果,在6个月内主要条带几乎没有变化,说明MC1的菌种组成相当稳定.MC1对纤维素的分解利用具重要前景.     

秸秆发酵乳酸菌复合系SFC-2的构建及其组成多样性研究

为了获得促进作物干秸秆乳酸发酵的微生物,以玉米秸秆和水稻秸秆的自然发酵物为菌种来源,用MRS蔗糖培养基,通过连续定向继代培养,筛选出pH下降迅速、乳酸含量高、组成稳定的乳酸菌复合系SFC-2.DGGE分析表明,SFC-2经过连续继代培养,从第25代开始其微生物组成基本稳定.SFC-2 培养12 h后pH下降至3.8,乳酸含量达10.64 mg/mL,其中64%为L-(+) 乳酸.通过平板分离获得4株细菌,全部为Lactobacillus,其近缘种分别为L. fermentum、L. plantarum、L. paracasei和L. paracasei sub sp.;通过16S rDNA克隆文库分析获得7个克隆,其近缘种主要为L. fermentum、L. plantarum及L.paracasei;在16S rDNA的克隆文库中,76.3%为L. fermentum的近缘种,20.3%为L. plantarum的近缘种,3.4%为L. paracasei的近缘种.     

一组小麦秸秆好氧分解菌系的构建及组成多样性

采用"外淘汰法"在常温、好氧条件下构建了一组稳定、有效降解小麦秸秆的复合系.复合系分解能力的研究表明,在100mL改良CMC培养基(液面深度2 cm和直径9 cm)中,分解的前6 d复合系保持较高分解能力,减重率达到66.1%,6 d后复合系分解能力逐渐减弱,到第10 d时减重率达到77.0%.1.86 g秸秆各成分中,纤维素分解0.78 g,半纤维素分解0.16 g,木质素分解0.24 g.复合系组成多样性的研究表明,通过克隆文库构建和单菌株分离共确定出13个菌属的微生物,优势菌属有Hydrogenophaga、Pseudomonas、Bacteroides和Clostridium,占100个阳性克隆子的78%.系统发育关系表明,克隆文库和单菌分离技术分别所确定的微生物种类及亲缘关系存在一定的差异;Isolated 7(FJ439527)和Clone 86(EU834839)与假单胞菌属中的厦门藻(Pseudomonas xiamenensis)亲缘关系较近.     

温度对FBAR反应器的运行特性及古菌微生物群落影响

为探讨固定床厌氧反应器（FBAR）在不同温度下的运行特性及微生物群落变化,比较了高温（50℃）、中温（35℃）、低温（4℃）3个温度阶段反应器产甲烷特性及古菌群落变化.结果表明;绝对产气量由大至小依次为高（50℃）、中（35℃）、低温（4℃）,单位负荷产气量依次为中温（2.84L/OLR）,低温（2.5L/OLR）,高温（1.8L/OLR）;甲烷含量依次为低温（74.5%）、中温（63.5%）,高温（57.3%）,不同温度阶段对挥发性有机酸含量变化有一定的影响.克隆文库分析表明：不同温度条件下固定床厌氧反应器内部微生物群落的丰富性存在很大的差异.定量PCR分析表明：甲烷鬃毛菌是中温和高温反应器内的优势菌,低温4℃炭纤维载体和污泥中的优势菌都是甲烷微菌.从能耗、经济效益角度分析低温条件更适合沼气发酵,而主要是以嗜氢产甲烷菌代谢途径为主.     

一组中温厌氧消化菌群高温启动过程中的菌群多样性变化研究

该研究利用37℃培养的中温厌氧消化菌群为菌源,直接提温至50℃驯化培养,获得连续处理高浓度糖蜜废水的厌氧消化产甲烷菌群,并考察高温驯化过程中菌群结构及多样性的变化特征.结果表明,中温厌氧消化菌群直接转入高温培养后,在高浓度有机废水连续进料的条件下,厌氧消化过程能够快速启动生成甲烷,并在22 d后形成稳定的高温厌氧消化产甲烷菌群,平均甲烷生成效率为162.3 m L CH_4/g COD.乙酸和丙酸是厌氧发酵液内的2类主要有机酸,产气稳定期间的质量浓度分别为25.3和145.3 mg·L~(-1).转入高温培养后,菌群结构产生巨大变化,细菌变异程度强于古菌,并逐渐稳定成为以代谢糖、多种有机酸的细菌和产甲烷古菌为主要优势菌群的高温厌氧消化菌群.克隆结果显示细菌菌群以Thermacetogenium和Acetomicrobium faecal为主要优势菌群,分别占细菌克隆文库的33.44%和20.99%;古菌菌群以Methanosaeta和Methanoculleus为主要优势菌群,占古菌克隆文库的56.40%和39.75%.转入高温培养后,产甲烷古菌的总生物量下降,含量约为7.6×106拷贝/g活性污泥.研究结果对阐明温度选择压力对厌氧消化菌群结构与功能影响,改进高温厌氧消化菌群富集方法具有重要意义.     

2 种不同性能炭纤维载体的固定床厌氧反应器运行效果比较简

分别采用炭纤维（CF）和活性炭纤维（ACF）作为固定床厌氧反应器的生物膜载体，以不加任何载体的相同规格的反应器为对照，在中温（35±1）℃、连续进料条件下处理高浓度糖蜜废水，实验历时 165 d ，比较评价了2种不同性能的炭纤维作为载体的固定床厌氧反应器的运行性能。结果表明，CF 和 ACF 均是较好的微生物附着的载体材料，具有较强的处理高负荷有机废水和抵抗pH冲击的能力，能显著地提高反应器运行系统的稳定性。具有高比表面积的 ACF 较之 CF 更易于微生物固着并挂膜。对照在进水 COD超过 20 000 mg/L，相应 OLR为 8.35 kg COD/（m³·d）时，系统开始酸化。而以 CF 和 ACF 为载体的反应器能在进水 COD 高达 70 000 mg/L ，相应的 OLR 分别为 36.85 和 39.06 kg COD/（m³·d） 的高有机负荷下运行，且系统的pH更稳定。对照及以 CF 和 ACF 为载体的反应器的最高容积产气率分别为4.33、17.12和16.12 m³/（m³·d）；165 d 的累积产气量分别为5 665.4、22 675.8和26 112.8 L，后2者的产气量分别是对照产气量的 4.0 和 4.6 倍。     

堆肥化过程中微生物群落的动态

通过变性梯度凝胶电泳（DGGE）和平板计数法对堆肥化过程中微生物的区系动态变化进行了研究.结果表明,在堆肥化过程中,微生物数量总的趋势是细菌的数量最多,放线菌次之,真菌的数量最少,中温微生物的数量始终高于高温微生物.当发酵结束后,中温微生物的数量低于发酵初始水平,高温放线菌和高温真菌的数量试验结束后高于初始水平,高温细菌的数量在整个堆肥化过程中变化不大.通过DGGE分析表明,发酵过程中细菌的种类发生了明显的更迭现象.发酵初期Bdellovibrio、Clostridia bacterium、Bacillus、Clostridium等占优势,中期Beta proteobacterium、Petrobacter succinimandens、Nitrospirae bacterium、Clostridium等占优势,后期Clostridium、Beta proteobacterium、Paenibacillus等占优势,而在整个堆肥化过程中Clostridium都是优势种.     

2种不同性能炭纤维载体的固定床厌氧反应器运行效果比较

分别采用炭纤维(CF)和活性炭纤维(ACF)作为固定床厌氧反应器的生物膜载体,以不加任何载体的相同规格的反应器为对照,在中温(35±1)℃、连续进料条件下处理高浓度糖蜜废水,实验历时165 d,比较评价了2种不同性能的炭纤维作为载体的固定床厌氧反应器的运行性能。结果表明,CF和ACF均是较好的微生物附着的载体材料,具有较强的处理高负荷有机废水和抵抗pH冲击的能力,能显著地提高反应器运行系统的稳定性。具有高比表面积的ACF较之CF更易于微生物固着并挂膜。对照在进水COD超过20 000 mg/L,相应OLR为8.35 kg COD/(m3·d)时,系统开始酸化。而以CF和ACF为载体的反应器能在进水COD高达70 000 mg/L,相应的OLR分别为36.85和39.06 kg COD/(m3·d)的高有机负荷下运行,且系统的pH更稳定。对照及以CF和ACF为载体的反应器的最高容积产气率分别为4.33、17.12和16.12 m3/(m3·d);165 d的累积产气量分别为5 665.4、22 675.8和26 112.8 L,后2者的产气量分别是对照产气量的4.0和4.6倍。