有机固体废弃物厌氧干发酵机制研究进展

利用厌氧干发酵技术处理固体有机废物与传统的湿发酵相比具有许多优势,但厌氧干发酵机制的研究存在许多困难,在一定程度上限制了厌氧干发酵技术的发展。文章在对国内外研究现状进行文献调查后,总结概括了厌氧干发酵理论模型从"两点模型"和"区反应模型"到"浓度波扩散模型"和"反应前沿假说"的发展进程,讨论了其各自特点和对厌氧干发酵机制研究的意义以及其不完善之处;并分别从微生物生长、底物水解和生物气产生三个方面综述了近年来国内外对厌氧干发酵动力学的研究进展。然而,目前的研究仅是针对某些物料进行的特异性研究,还没有一个普遍适用的关于有机固体废弃物厌氧干发酵的理论模型被发展出来,因此对干发酵传质传热机制的探索和数学模拟成为当前对于干发酵机制研究的主要方向。     

秸秆沼气干发酵基质中微生物DNA提取方法筛选

比较了4种处理方法对从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA纯度和产量的影响,以及添加PVP和使用试剂盒对DNA粗提液的纯化效果,试图寻找一种适用于从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA的有效方法。结果表明:采用冻融处理和酶处理相结合的方法得到DNA提取液的A260/A230和A260/A280相对较高,与其它3种方法有显著性差异(P≤0.05);提取液中添加PVP对去除DNA粗提液中的腐殖酸有一定效果,但添加量1%⁶%的效果差异不显著;经细菌DNA纯化试剂盒纯化后A260/A230和A260/A280分别达到(1.223±0.156)和(1.737±0.120)。对吸附了磷酸盐的氢氧化钽进行解吸,当pH=12时解吸率为52.45%。研究结果表明,氢氧化钽能够有效地去除水溶液中磷酸盐的吸附剂。     

接种物种类对玉米秸秆沼气干发酵过程的影响

以玉米秸秆为原料,分别以液态牛粪沼气发酵的剩余物及玉米秸秆沼气干发酵的沼渣为接种物进行沼气干发酵试验.秸秆与接种物之比(F/I,基于可挥发性固形物VS)分别为1、3、5,研究了接种物种类和接种量对沼气干发酵过程的启动速度、累积产气量以及微生物菌群结构变化等的影响.试验结果表明:接种液态牛粪沼气发酵剩余物的发酵罐的启动速度及累积产气量均明显优于以玉米秸秆沼气干发酵沼渣为接种物的发酵罐.以液态牛粪沼气的沼渣做接种物时,接种量F/I=1、3、5时的总产气量差异不显著(p0.05);用秸秆干发酵沼渣做接种物时,F/I=1的发酵罐能正常启动,但累积产气量为66.9 L·kg-1(以VS计),比接种液态牛粪沼气发酵剩余物的发酵罐低26%.而F/I=3和5的发酵罐则由于过度酸化而导致发酵失败.     

浓度波扩散模型在玉米秸秆厌氧干发酵中的应用及验证

将Vavilin的浓度波扩散模型引入到玉米秸秆厌氧干发酵中,使用MATLAB7.0软件运用最小二乘法,计算初始含水量为70%的中温玉米秸秆干发酵过程中Ds、DB和ρm等相关模型系数,并通过不同初始含水量(75%、80%和85%)实验来进行验证,结果表明,所得模型系数在含水量70%~80%时预测效果较好,能较为准确地反映发酵过程中的传质过程。     

乙酸驯化对厌氧污泥微生物群落结构及发酵特性的影响

采用乙酸对厌氧污泥进行逐步驯化,以富集乙酸营养型产甲烷菌群,解决厌氧发酵过程中的酸抑制问题.对驯化前后污泥中的微生物群落结构及其在高酸浓度和低p H值条件下的发酵特性进行了研究.结果表明:驯化后污泥中乙酸营养型产甲烷菌中的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)得到了明显富集,其相对丰度由原始的4.2%提高到58.1%,成为耐酸污泥中的主导优势古菌群;氢营养型产甲烷菌属的丰度则都有不同程度的下降.污泥中产甲烷菌群由氢营养型为主导转为乙酸营养型和氢营养型共同主导.驯化前后污泥中细菌的优势菌门均为主要降解纤维素和半纤维素的厚壁菌门(Firmicutes)和降解蛋白质的拟杆菌门(Bacteroidetes),其中驯化后Firmicutes的丰度由48.8%提高到61.7%,而Bacteroidetes的丰度则由30.1%降低至16.9%.驯化后的污泥对高VFA浓度和低pH值的耐受性均有较大程度的提高,其在VFA浓度为7500 mg·L~(-1)及pH 6.0条件下仍可以快速产气.     

基于秸秆厌氧干发酵的FISH预处理条件优化

优化了荧光原位杂交技术(FISH)定量测定秸秆厌氧干发酵基质中微生物的样品预处理条件,并在最优条件下做了验证性实验。结果表明:使用无水乙醇作为清洗液,FISH样品的荧光信号强度和丰度比用PBS清洗液(磷酸缓冲盐溶液)时有显著提高;样品预处理过程中加无菌玻璃珠震荡能提高微生物的分散度,从而提高FISH技术对秸秆厌氧发酵基质中微生物定量的准确性;采用离心转速为13 000 r/min时,微生物菌体收集率提高,而且还能保证完好的细胞形态,为后续的FISH杂交奠定基础。