畜禽粪便恶臭控制研究及应用进展

随着我国养殖业迅速发展,畜禽粪便污染日益凸显,其中恶臭已成为目前畜禽养殖场主要环境污染之一.因此,畜禽粪便恶臭污染控制和管理,对实现规模化养殖场可持续健康发展具有重要意义.本文重点介绍了恶臭产生的微生物过程、成分以及恶臭气体污染治理技术的研究与应用进展,讨论了恶臭异位控制和原位控制去除技术的优缺点;从安全、经济和可持续发展出发,认为恶臭原位控制技术中的微生物除臭、植物除臭和酶法除臭是今后研究的热点,并指出针对恶臭成分的复杂性,在提高单一方法除臭效率的同时可以利用多种方法组合使用,以达到更好的除臭效果.     

一株产耐热纤维素酶菌株的筛选及酶学性质

采用纤维素刚果红平板法从大田蘑菇种植场建堆的稻草样中分离得到了1株能产具有较好温度耐受性和pH稳定性的纤维素酶的放线菌DY3.综合形态、生理生化特征以及16S rDNA序列分析,将其初步鉴定为嗜热裂孢菌(Thermobifida fusca).对该菌所产纤维素酶的性质研究表明:最适催化温度为65℃,在70℃保温60 min后仍有75%以上的活力;最适催化pH为7.5,在pH 5.5～10.0之间该酶的稳定性较好,pH 10.0的条件下仍有80%的活力;最适作用底物是羧甲基纤维素钠.研究可为木质纤维素的生物预处理提供一定参考价值.     

一株选择性降解木质素菌的筛选及其对玉米秸秆的降解

以玉米秸秆为基质,对15株白腐真菌进行了初步筛选,从中获得一株选择性系数较高的菌株Y10,经ITS-5.8SrDNA序列分析,初步鉴定为Cerrena sp.,并研究了该菌在30 d培养期内降解玉米秸秆中木质纤维素的情况.结果表明,菌株Y10对玉米秸秆中木质素和半纤维素的降解速率明显高于纤维素;在30 d的培养过程中,该菌对玉米秸秆降解的选择性系数都大于1,d 15选择性系数最高为3.88.紫外光谱和红外光谱分析结果表明,经菌株Y10降解后玉米秸秆的化学成分发生了变化,且对木质素的降解程度要大于对纤维素的降解程度.图4表3参17     

白腐真菌组合培养提高漆酶酶活的作用机制研究

采用白腐真菌组合培养的方式提高漆酶酶活,并对组合后菌株相互作用机制进行了研究.菌株55(Trametes trogii)和菌株m-6(Trametes versicolor)组合后漆酶酶活较菌株55和m-6分别提高了24.13倍和4.07倍;组合后菌株间不存在抑制作用;平板培养时,两菌株菌丝生长止于菌丝交界处,该处漆酶酶活最高并分泌褐色色素;液体培养时,菌株m-6对组合后漆酶酶活的提高起着更为重要的作用:向菌株55的培养物中添加菌块m-6,其酶活比向菌株m-6培养物中添加菌块55时的酶活高7.03倍,并且菌株m-6胞外物对菌株55的漆酶分泌也有明显的刺激作用,其中加入20 mL过滤灭菌胞外物可使菌株55漆酶酶活提高6.79倍,而且胞外物高温灭菌后仍能刺激菌株55的漆酶分泌,加入20mL后酶活比对照高4.60倍;Native-PAGE活性染色结果表明组合后同工酶种类未发生变化,但有3种同工酶的浓度升高.     

秸秆的不同预处理方法对发酵产氢的影响

比较研究了化学预处理、生物预处理以及化学与生物结合预处理方法对秸秆发酵产氢的影响.结果表明,预处理可以将秸秆中相当一部分纤维素和半纤维素水解生成还原糖,其中1%H2SO4对秸秆的水解效果最好,50 g秸秆水解可产生16.05 g还原糖;经过NaOH和生物结合预处理后的秸秆发酵产氢效果最好,其产氢能力为21.04 mL g-1,是未经预处理秸秆的75倍;最高氢气浓度为57.3%,是未经预处理秸秆的96倍;其产氢的最适pH为4.5～6.0,最佳底物浓度为45～55 g L-1;其发酵过程中的挥发性脂肪酸(VFAs)以乙酸和丁酸为主.图4表4参15     

新型废水生物脱氮的微生物学研究进展

生物脱氮是含氮废水处理公认的最佳处理方式,随着对生物脱氮微生物学原理研究的不断深入,许多新的生物脱氮特殊菌株或菌群及微生物转化机制不断被发现.本文在传统生物脱氮过程机理上,结合最近国内外生物脱氮的新发现,就短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化的微生物学原理进行了阐述.图1表2参23     

缺氧嗜甲烷古菌研究进展

综述了缺氧嗜甲烷古菌的分布、生态位、形态与代谢特征的新发现,并讨论了其与产甲烷菌的关系.在无氧条件下,缺氧嗜甲烷古菌与硫酸盐还原菌互养,氧化甲烷气体以阻止其进入大气.缺氧嗜甲烷古菌主要分布于深海甲烷渗漏区和冷泉区域,在其他多种缺氧环境中也能发现,由于还未获得纯培养,对这类微生物的生态位知之甚少.其细胞呈球状、杆状,有时聚集成球状集合体或连接形成丝状体.缺氧甲烷氧化可能经过"反甲烷合成"、"甲基合成"等路径.嗜甲烷古菌与产甲烷菌有着较近的亲缘关系,并且存在许多相似点.图1表1参37     

活性炭在中高温条件下对玉米秸秆厌氧发酵的影响

为提高玉米秸秆厌氧发酵的产气效果,本文研究活性炭在中温(38℃)和高温(50℃)条件下对玉米秸秆厌氧发酵产甲烷的效果及微生物学机制.结果表明,添加活性炭能显著促进秸秆厌氧发酵产甲烷,中、高温试验组(添加活性炭)的累积产甲烷量分别比对照提高了63%和96%;DGGE的结果显示,高温试验组(添加活性炭)和对照组(未添加活性炭)的发酵液中的优势细菌菌群分别是Clostridiale bacterium和Bacillus,中温对照组发酵液和中温试验组发酵液未发现明显优势菌种.添加活性炭分别有利于氢营养型的甲烷鬃毛菌(Methanosaeta concilii strain)和乙酸营养型的醋酸甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans strain),在中温、高温试验组的发酵液中形成优势古菌菌群.中温试验组活性炭载体上的优势古菌菌群为甲烷鬃毛菌(Methanosaeta concilii strain),而高温试验组活性炭载体上的优势古菌菌群主要为甲烷八叠球菌嗜高温菌属(Methanosarcina thermophila strain).     

一株生长pH较宽的产甲烷菌分离与系统发育分析

采用Hungate厌氧操作技术.从造纸厂阴沟污泥中分离到一株生长pH范围为5.5～9.5的产甲烷菌株SH4.该菌对酸碱具有良好的适应性,培养3 d后,在初始pH值6.0～8.0的培养基中甲烷产量相差不大,且基本达到最大产量.SH4革兰氏染色阳性,短杆状,多数单生,不运动;菌落近圆形,微黄;利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长,不利用乙酸盐,对氯霉素非常敏感.该菌最适生长pH为7.0,最适生长温度为35 oC,最适NaCl浓度为0～1.5%.实验表明,与仅添加厌氧污泥作为接种物相比,添加SH4菌液可使产甲烷启动时间缩短1/3,甲烷总产量亦有大幅提高.形态、生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明,该菌为嗜树木甲烷短杆菌(Methanobrevibacter arboriphilus).图8参16     

微波诱变选育耐酸高效厌氧产氢菌

为获得厌氧产氢菌的高效突变株,以产氢菌H-8为原始菌株进行微波诱变处理,对微波诱变参数进行了优化,考察了突变株的遗传稳定性、产氢特性及耐酸性.经过微波(低火)物理诱变得到5株高产氢突变株HW7、HW33、HW181、HW184和HW195,多次传代实验表明, HW195是稳定的高产突变株.突变株HW195具有较好的耐酸性,在pH值为2.8时仍能生长.通过间歇发酵实验,其最大产氢量和最大产氢速率分别达到2 460 mL/L培养基和340 mL L-1 h-1,比原始菌分别提高了50.7%和41.7%.图7表2参13