剩余污泥超声提取液培养生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1

将超声法预处理剩余污泥得到的提取液用于培养高效生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1,以探索剩余污泥资源化利用的新途径.使用超声能量(ES)为443~56647kJ/kg TS的超声条件处理剩余污泥,获得的污泥提取液中氨氮、有机氮、总磷的浓度最高分别为171.94,142.20,76.29mg/L,提取液中包含K、Ca、Mg、Fe等破乳菌生长必须的金属元素.将污泥提取液(ES为885~56647kJ/kg TS)作为培养基用于合成高效破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1,产量较MMSM培养基可提高0.3%~68.3%,其中ES为56647kJ/kg TS时破乳菌产量最高,为2.03g/L.污泥提取液中的pH缓冲能力对菌体产量有重要影响,提取液的有机氮浓度可能是破乳菌产量提高的关键因素.污泥提取液培养的破乳菌破乳性能稳定保持在80.0%左右,菌体细胞表面疏水性与菌体C/N较MMSM培养基培养菌体无明显差异.说明以剩余污泥超声提取液作为培养基可以培养稳定高效的破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1.     

生物破乳菌XH-1的破乳有效成分研究

对破乳菌XH-1（Bacillus mojavensis）的破乳效能进行研究,并对该菌所产生的破乳剂有效成分及其理化性质进行考察。结果表明,破乳菌XH-1全培养液针对O／w型模型乳状液24h破乳率为86．0％,48h破乳率可达100％;XH-1菌的破乳有效成分为胞外分泌物质,该物质耐低温、不耐高温、经胃蛋白酶、胰蛋白酶及尿素处理后其基本失活;采用不同蛋白质粗体方法对破乳活性物质进行处理,发现粗提产物均具有较好的破乳功能,说明该物质具有蛋白质的特性;经可见-紫外分光光度法扫描及红外光谱扫描分析发现该生物破乳剂的有效成分为破乳菌株XH-1发酵产生的胞外蛋白类物质。     

生物破乳菌Alcaligenessp.S-XJ-1表面活性物质提取与其破乳特性分析

对胞壁结合型生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1的表面破乳活性物质进行提取和初步鉴定,并探讨了菌体和表面活性物质的破乳过程,以揭示生物破乳菌的破乳特性.采用碱液提取破乳菌表面活性物质,并通过单因素试验和正交试验得到最优提取条件:温度35℃、碱液浓度0.08 mol.L-1、料液比12 g.L-1、提取时间4 h,在此条件下提取率为36.1%,500 mg.L-1破乳菌表面活性物质48 h破乳率为77%;采用凝胶过滤色谱和红外光谱对破乳菌表面活性物质的分子量和表面基团进行分析,发现其相对分子质量分布于55～61 256,表面存在糖脂类、脂类和蛋白类物质的特征基团;成分分析表明破乳菌表面活性物质含糖类、脂类和蛋白类分别为22.2%、7.5%和13.4%.胰蛋白酶处理破乳菌表面活性物质几乎使其完全丧失破乳活性,表明蛋白类物质是其破乳活性的关键因素.使用稳定性分析仪对破乳菌菌体和表面活性物质的破乳过程进行分析,发现二者破乳过程有较大差异,菌体表面活性物质是菌体破乳活性的主要来源,菌体表面结构在破乳过程中起辅助作用,菌体的破乳性能是破乳活性物质和菌体形态共同作用的结果.     

酵母提取物对葡萄糖发酵生产生物破乳菌Alcaligenes sp. S-XJ-1的影响

以从石油污染的土壤中筛选出1株生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1为对象,考察了以葡萄糖为碳源时添加酵母提取物对生物破乳菌菌体性质、破乳性能以及菌体元素组成的影响.结果表明,酵母提取物的投加能够有效提高生物破乳菌产量,在酵母提取物浓度为5 g.L-1时,生物破乳菌产量达到3.0 g.L-1,此时葡萄糖利用率亦达到最大的58%.随着酵母提取物的投加浓度的增大,培养得到的菌体破乳性能提高,在投加浓度为10 g.L-1时,破乳率达到76%;而培养得到的菌体C/N有所降低,对其菌体表面蛋白进行提取测定发现菌体总蛋白含量升高,这与FTIR分析破乳菌菌体表面蛋白质类物质提高的结论一致.推测该生物破乳菌菌体蛋白含量的提高增强了菌体的破乳性能,菌体蛋白类物质是影响其破乳性能的关键组分之一.     

Alcaligenes sp.S-XJ-1利用废弃柴油合成生物破乳剂的研究

生物破乳剂是一种用于油水分离的新型破乳剂.采用废弃柴油培养生物破乳剂产生菌Alcaligenes sp.S-XJ-1,培养7 d,菌株干重最高可达2.0 g/L,10 g/L的菌株细胞悬液能够将水表面张力从72.0 mN/m降低到29.7 mN/m.生物破乳剂产量为0.3 g/L,其CMC为150 mg/L,表面活性优于化学表面活性剂SDS,且对W/O模型乳状液的破乳效果在70%以上.废弃柴油GC-MS测试结果表明,S-XJ-1菌株能够利用废弃柴油中的C14～C20正构烷烃,且C20正构烷烃几乎被完全利用,其利用率高达99%.S-XJ-1菌株对不同碳链长度正构烷烃复配碳源的利用率及破乳性能随着碳链长度的延长而逐渐增加.与其他正构烷烃复配碳源相比,S-XJ-1菌株对C20正构烷烃利用率最高,合成破乳剂的性能最好,且与废弃柴油研究结果最为接近.TLC和FTIR分析表明S-XJ-1菌株利用废弃柴油合成的生物破乳剂为脂肽类物质.     

高效破乳菌的培养条件优化及破乳效能研究

从大庆油田受石油污染土壤中分离到1株具有较强破乳能力的莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis),其24h破乳率>83%.通过正交试验优化了影响该破乳菌生长及破乳效能的发酵条件;考察了影响其破乳效能的环境因素.结果表明,破乳菌体生长的最佳发酵条件为培养温度25℃、摇床转速160r/min、pH9、接菌量10%、培养时间40h;全培养液破乳的最佳发酵条件为培养温度25℃、摇床转速160r/min、pH5、接菌量6%、培养时间20h;破乳的最佳环境条件为pH5~9,温度30~50℃、全培养液与模型乳状液体积比为1:5.     

超声对SBR工艺中剩余污泥的减量化研究

实验采用超声处理已稳定运行的SBR系统产生的剩余污泥,通过改变声能密度和作用时间对污泥进行处理,并回流至反应器,研究在不影响出水水质的前提下实现污泥减量化的条件。实验表明:在不同的声能密度和作用时间下系统出水仍可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级排放标准,且系统污泥量稳定。在声能密度1W/mL、作用时间15min,系统运行时间为6h时,可将进水COD487mg/L降至57mg/L,MLSS维持在约3000mg/L,污泥SVI为79。     

黑水虻生物处理餐厨垃圾与剩余污泥的效果

黑水虻生物转化技术可用于餐厨垃圾或剩余污泥的处理,解决其处置和资源化难题。分别考察了餐厨垃圾与剩余污泥在不同混合比例（污泥比例分别为0%、25%、50%、75%、100%）下作为培养底物时的处置转化情况以及黑水虻的生长和重金属富集情况。结果显示：经15 d处理后,不同组别餐厨垃圾和剩余污泥混合物的平均减量率为22.66%~56.16%,平均生物转化率为15.18%~27.84%,且处理后有机废物的恶臭气味消失,处置效果良好。此外,剩余污泥比例低于75%的组别都能保证黑水虻的正常生长,剩余污泥比例为25%和50%组别中,黑水虻的粗蛋白（21.22%、20.50%）和粗脂肪（18.91%、18.50%）含量相较于未添加剩余污泥组（40.75%、37.56%）略低,但其微量元素含量（14.24%、14.59%）相较于未添加剩余污泥组（10.02%）略高,剩余污泥比例为0%和25%的组别中,黑水虻的重金属生物富集系数均在阈值范围内（<1）。未添加剩余污泥培养的黑水虻可用作水生生物饲料,添加剩余污泥培养的黑水虻可作为禽畜饲料添加剂使用,实现固废养殖的黑水虻的资源化利用。

     

红球菌PR-1菌株破乳性能研究

利用乳化剂Span 80配制出一种稳定的煤油-水乳浊液作为模型乳浊液,进而从大港油田废水中筛选出1株破乳能力较强的红球菌PR-1.该菌株培养液在55℃下8h可以使模型乳浊液完全破乳,且在实验条件下比化学破乳剂DGF-01具有更强的破乳活性.研究发现,乳浊液的破乳为线性增长过程,冻融和高压灭菌对其破乳能力没有影响,菌体细胞是破乳的主要活性成分,经超声波破碎及有机溶剂处理后其破乳活性显著降低.菌体表面有很强的疏水性,其对烃的粘附率为84%,碳链长度范围在C₂₇～C₅₄的枝菌酸类物质是保持菌体细胞完整性和疏水性的关键,其对细胞的破乳活性也至关重要.PR-1菌株发酵液用于原油乳状液的破乳具有操作方便,破乳率高,应用面广,无毒无害等优点,且能完全脱出J9-19原油乳状液中的水,因此可作为原油乳状液或油田采出水的破乳剂.     

剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂制备生物柴油技术研究

提高剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂的含量是促进剩余污泥制备生物柴油技术的重要研究方向.本研究首先比较了BD法、二甲亚砜-甲醇法和酸热法对剩余污泥微生物油脂提取率的影响.结果发现,酸热法提取得到的微生物油脂含量最高,进一步甲酯化合成的生物柴油产率最高达到2.1%.通过控制发酵过程pH和调节初始C/N,可以提高剩余污泥微生物发酵合成可酯化油脂的含量,在pH=4、C/N=100条件下发酵合成的微生物油脂甲酯化得到的生物柴油产量和产率可提高至1.81 g·L~(-1)和13.06%.在此基础上重点比较了4种模拟含糖废水对剩余污泥微生物发酵合成油脂的影响.结果表明,木糖为碳源时合成的微生物油脂进一步甲酯化为生物柴油的产量和产率显著高于乳糖、蔗糖和葡萄糖,分别达到3.90 g·L~(-1)和24.55%.研究表明,以剩余污泥微生物为菌源,采用木糖等含糖废水为培养基,通过控制发酵条件可以强化剩余污泥微生物合成可酯化的微生物油脂含量,进而提高生物柴油产量.     

Application of waste frying oils in the biosynthesis of biodemulsifier by a demulsifying strain Alcaligenes sp. S-XJ-1

Exploration of biodemulsifiers has become a new research aspect. Using waste frying oils (WFOs) as carbon source to synthesize biodemulsifiers has a potential prospect to decrease production cost and to improve the application of biodemulsifiers in the oilfield. In this study, a demulsifying strain, Alcaligenes sp. S-XJ-1, was investigated to synthesize a biodemulsifier using waste frying oils as carbon source. It was found that the increase of initial pH of culture medium could increase the biodemulsifier yield but decrease the demulsification ratio compared to that using paraffin as carbon source. In addition, a biodemulsifier produced by waste frying oils and paraffin as mixed carbon source had a lower demulsification capability compared with that produced by paraffin or waste frying oil as sole carbon source. Fed-batch fermentation of biodemulsifier using waste frying oils as supplementary carbon source was found to be a suitable method. Mechanism of waste frying oils utilization was studied by using tripalmitin, olein and tristearin as sole carbon sources to synthesize biodemulsifier. The results showed saturated long-chain fatty acid was difficult for S-XJ-1 to utilize but could effectively enhance the demulsification ability of the produced biodemulsifier. Moreover, FT-IR result showed that the demulsification capability of biodemulsifiers was associated with the content of C=O group and nitrogen element.     

超声处理对剩余污泥的粒径和溶出物的影响

为了有效地发挥微型动物摄食对剩余污泥的减量作用,研究了超声声能密度和超声时间对剩余污泥的粒径和溶出物(蛋白质、多糖、DNA、COD及BOD)溶出的影响.在脉冲比2:1和超声时间10min的条件下,声能密度为0.2W·mL-1时出现一个污泥粒径变化的转折点,当小于转折点时污泥粒径随声能密度增加明显下降,而当大于转折点时污泥粒径几乎不受声能密度影响.在脉冲比2:1和声能密度0.8W·mL-1的条件下,超声时间5min是个转折点.上清液中溶出物的浓度随超声波声能密度或超声时间的增加而增加,各溶出物指标之间存在显著的相关关系.溶出物指标中蛋白质指标可以较好地反映出污泥破解状态.为了得到既能使污泥粒径变小到微型动物可摄食的程度又能使污泥中溶出物的溶出量最少的效果,建议声能密度或超声时间取上述转折点为限值.个数平均粒径(Dn)和重量平均粒径(Dw)分别反映了污泥的几何粒径变化和溶出物的溶出状况,因此,在超声破解污泥-微型动物摄食污泥的污泥减量工艺中可通过Dn和Dw的并用来决定剩余污泥超声处理的工艺参数.     

利用寡毛类蠕虫反应器处理剩余污泥的研究

考察了一种新型寡毛类蠕虫反应器(由游离型蠕虫生长区和附着型蠕虫生长区组成)处理排放剩余污泥的效果．在试验的启动阶段1^#反应器接种了颤蚓(Tubificidae),2^#反应器作为对照．对照试验的结果表明,整个试验运行期间,颤蚓始终存于1^#反应器中,并且主要附着在填料上和聚集在反应器底部．从第35天开始,2个反应器中均发现了游离型蠕虫如红斑瓢体虫(Aeolasoma)、仙女虫(Nais)和叉形管盘虫(Aulophorus)．蠕虫生长有助于污泥减量和改善污泥沉降性能,并且颤蚓的存在和生长可导致更显的污泥减量效果．整个试验期间,1^#反应器的平均污泥减量效果为57％,远高于对照反应器．高浓度NH4^ -N对蠕虫有毒害作用,从而抑制了蠕虫的生长．寡毛类蠕虫的生长对硝化过程没有影响,但会导致一定程度的氮、磷释放。     

利用MCMP微生物制剂减少剩余污泥产量的研究

通过在3组日处理规模为5m^3／d的活性污泥法装置中进行连续进出水试验，考察了投加多功能复合微生物制剂（multifunctional compound micro—organisms preparation，MCMP）对污水处理过程中剩余污泥减量的影响。中试研究结果表明，曝气池中，每次MCMP菌剂加入量为日处理水量的0．02％～0．04％的条件下，运行2个月装置未排放剩余污泥，有效地实现剩余污泥源头减量的预期要求。该技术不增加或改变原有污水处理工艺和运行方式，不增加处理系统总的动力消耗，并且不会对出水水质产生不良影响。     

水解溶菌酶污泥减量过程中的污泥特性

利用水解溶菌酶对从SBR系统中取出的部分污泥进行水解,然后再回流到SBR系统中,通过与未加水解溶菌酶的相同系统对比,研究了水解溶菌酶对SBR系统中污泥减量与污泥特性等方面的影响.结果表明,在连续50d的运行期间,水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥减量总计达到76.29%,而该系统对COD与氨氮的降解效率与未加酶系统基本持平,分别为88.21%与68.72%,但其TP平均去除率较未加酶系统降低了17.2%;系统中由于水解溶菌酶的添加,污泥的微生物活性得到强化,比氧气吸收速率平均提高35%,ATP的平均值比对比系统提高了3.12nmol/mgMLSS.     

混合外源菌强化剩余污泥微氧水解产酸

利用外源投加酵母菌与醋酸菌的方式促进了剩余污泥水解产生短链挥发性脂肪酸（SCFAs）的产量,考察了混合投加模式下污泥水解溶出的正磷酸盐、氨氮和溶解性COD的浓度,研究水解过程胞外聚合物（EPS）组分中蛋白质及多糖的变化特征.结果表明,在酵母菌和醋酸菌投加量分别为10和20g/L时,发酵第5d实现了最高的SCFAs产量,达到719mgCOD/gVSS,其中乙酸含量为328.78mgCOD/gVSS,占总SCFAs的45.72%.投加两种菌显著促进了剩余污泥水解产生SCFAs,且以乙酸为主.外源菌投加促进了水解酸化过程氨氮和正磷酸盐的释放,最佳反应条件下最大释放量分别为80.66和22.38mg/gVSS,有利于从剩余污泥中回收氮磷.投加外源菌后EPS中的蛋白质和多糖从内层向最外层释放,为污泥水解产酸提供底物.外源投加酵母菌与醋酸菌是促进剩余污泥水解酸化的有效手段.     

富磷剩余污泥厌氧贮存过程中的释磷规律与计量关系

以某采用A/O生物除磷工艺的水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用18个棕色消化瓶考察了剩余污泥厌氧发酵过程中P-PO3-4的释放规律;定期测试污泥中TCOD、SCOD、TSS、VSS、PHB等指标,讨论了上清液中P-PO3-4浓度与各指标的变化计量关系.结果表明,发酵过程中P-PO3-4释放随VSS、TCOD呈负相关关系,与SCOD、PHB以及N-NH 4呈正相关关系.计量关系表明,富磷污泥释放P-PO3-4至上清液的同时,PHB指标的变化与活性污泥系统中的厌氧释磷过程有相似之处,认为剩余污泥厌氧释磷过程有活性污泥厌氧释磷的痕迹,但机理更为复杂.     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

应用高固体浓度厌氧消化工艺转化污泥产沼气研究

应用高固体浓度厌氧消化工艺在中温(35±1)℃条件下,考察了进料总固体(TS)含量为17%的污泥在5 L反应器中批式厌氧消化产沼气的发酵过程,并探讨了高固体浓度厌氧消化工艺转化污泥产沼气的可行性.结果表明,沼气和CH4的累积产量在整个厌氧消化期间(73 d)经历产气高峰、相对稳定和结束3个阶段,累积产气量分别达121....     

Comparison between inhibitor and uncoupler for minimizing excess sludge production of an activated sludge process

In order to study the minimization of excess sludge production, the reduction in the excess sludge production in the presence of an inhibitor and uncoupler was studied in this work. The experimental results show that such an addition could effectively reduce the production of excess sludge. With the energy uncoupling model established in this work, energy uncoupling coefficient (E _u) was used to evaluate the reduction in excess sludge production. The energy uncoupling coefficients in the presence of dinitrophenol (dNP), Zn²⁺, and Cu²⁺ was 0.75, 0.46, and 0.18, respectively. The analysis demonstrated that energy spilling occurred in the presence of dNP, and that dNP was an effective uncoupler for reducing the production of excess activated sludge without affecting the microbial respiration activity.