微波辅助餐饮废物酸法水解条件研究

通过单因素试验选取试验因子,根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理,在单因素试验基础上采用三因素三水平的响应面分析法,以水解液吸光度为响应值,对餐饮废物酸法水解条件进行优化.结果表明,水解温度、时间和c(HCl)与水解液吸光度存在显著相关性.餐饮废物酸法水解最佳条件:水解温度为76 ℃,时间13 min和c(HCl)为6.5 mol/L.与常规恒温水浴加热相比,在水解温度和酸浓度恒定的条件下,微波辅助加热可使餐饮废物酸法水解时间缩短约为原来的1/7,且糖液颜色较浅,w(单糖)提高了20.8%.      

废物乙醇化处理进展

废物乙醇发酵是废物资源化的途径之一。包括废物的预处理，乙醇发酵菌株的选育，乙醇发酵新技术，新工艺的采用等重要内容，同酵母发醇乙醇相比，利用细菌发酵产乙醇具有产率和转化率高，平均发酵速度快等优点，是研究的热点之一，特别是热纤核菌和热糖核菌能直接发酵纤维类废物为乙醇，它们的发现使纤维类废弃和的的资源化向前迈进了一大步。同时，人们利用基因工程的手段，改变原菌株的遗传物质，构建“超级菌”、来满足乙醇发酵的     

运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇

以学生食堂的厨余垃圾为原料,接种运动发酵单胞菌同步糖化发酵制取燃料乙醇,探讨其发酵过程的影响因素,并与酵母发酵的结果进行对比.结果表明,较适宜的乙醇发酵条件为：固液比1:0.5,pH5,接种量10%,温度30 , ℃ 发酵时间40h,在此条件下,乙醇产量为53g/L.与接种酵母进行乙醇发酵相比,运动发酵单胞菌发酵具有乙醇产率高,发酵速率快等优点,可以有效地从厨余垃圾中生产乙醇.     

水绵发酵产乙醇工艺构建及条件优化

水绵干燥样中含有大量的淀粉、纤维素等碳水化合物,利用水绵制备生物乙醇,不仅可以拓宽生物乙醇的原料来源,还可以缓解水体富营养化现象。对水绵干燥样成分进行分析后,通过自行构建的水绵发酵产乙醇工艺,考察了预处理混合物中稀硫酸用量、纤维素酶用量、预水解时间、预水解温度、发酵时间和发酵温度对产乙醇浓度的影响;利用响应面中心组合设计法和响应面分析法,得到了水绵发酵产乙醇工艺参数的回归模型,并在回归模型预测出的优化条件下进行了放大倍数的产乙醇试验,采用Logistic模型基于1st Opt软件,得到能描述水绵发酵产乙醇全过程的分段优化模型。试验结果表明:水绵干燥样中淀粉、纤维素等碳水化合物约占水绵干重的67.53%,水绵发酵产乙醇具有巨大的潜力;最佳产乙醇条件为纤维素酶(10万u/g)与水绵干燥样的投加质量比1∶1、预水解温度50℃、预水解时间50 min、发酵温度40℃,产物乙醇的最佳浓度可达5.61 g/L,以原料计算的乙醇得率为28.1%(g/g);在最佳产乙醇条件下,最大乙醇浓度为5.715 8 g/L,最大乙醇产生速率为0.691 9 g/[g/(L·h)]。该结果对水绵发酵产乙醇工艺参数的选择及对产乙醇全过程的调控具有指导意义。     

同步糖化发酵从厨余垃圾生产燃料乙醇的研究

由于厨余垃圾含有大量的水和有机物,成为垃圾收集与运输过程中腐败、发臭之源.为了寻找垃圾处理及再生利用的新方法,本文以北京科技大学学生二食堂的厨余垃圾为原料,应用同步糖化发酵(SSF)的方法制取燃料乙醇,探讨了其同步糖化发酵过程的影响因素.结果表明,在适宜的乙醇发酵条件范围内,乙醇产量最高为15.3mL/100 g有机垃圾,达到了回收厨余垃圾中有用的物质和能源,实现其资源化的目的.     

类芽孢杆菌产絮凝多糖发酵条件优化及成分分析

为提高微生物絮凝多糖的产量,应用响应面方法对一株高效产絮菌株A9〔类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)〕发酵产絮凝多糖的影响因素进行分析. 结果表明:①根据P-B(Plackett-Burman)法确定,影响A9产絮凝多糖的显著因子为装瓶量、ρ(MgSO₄·7H₂O)和ρ(可溶性淀粉);②通过Box-Behnken试验设计及响应面分析,确定了优化的培养基组成与培养条件,在ρ(可溶性淀粉)为17g/L,ρ(酵母膏)为3.0g/L,ρ(K₂HPO₄)为6g/L,ρ(MgSO₄·7H₂O)为0.2g/L,ρ(NaCl)为0.10g/L,装瓶量为51mL(250mL锥形瓶),pH为8的优化条件下,絮凝多糖实际产量为2.49g/L,与理论预测值(2.50g/L)接近;③利用红外光谱法检测A9产絮凝多糖的特征基团分别为—OH、—COO-、—C—O—C—和—NHCOCH₃等极性基团;④结合A9对不同碳源利用的单因素试验结果,推测A9产絮凝多糖的主要成分分别为含有α-吡喃型糖苷键的甘露糖和葡萄糖、酸性多糖和乙酰氨基多糖等.      

菌群固体发酵提高餐饮废渣产蛋白含量的研究

文章采用复合固态发酵方法,选用白地霉、解酯亚罗酵母、康宁木霉三种霉菌发酵处理餐饮废渣,通过测定粗蛋白含量以及水溶性蛋白含量,优选出菌群最佳发酵效果配比;并通过实验,探讨了影响发酵工艺的条件因素。实验结果表明:3种菌种等比发酵效果最好;当含水率为65%,初始pH=5.5,接种液之比为15%,培育发酵42h,餐饮废渣中粗蛋白质含量能提高到24.58%,比发酵前提高17.58%,在减少餐饮废渣对环境造成的二次污染的同时,提高蛋白质产量。     

黑曲霉产纤维素酶发酵条件的优化及酶学性质研究

本文用单因素实验和响应面法对黑曲霉B3菌株产纤维素酶培养条件进行了优化,确定了黑曲霉B3产纤维素酶的最优条件:小麦秸秆2.5%,酵母膏2.0%,Mg SO40.1%,KH2PO40.1%,p H 6.3,31.58℃,发酵时间73.08h,接种量为8.004%,150 r/min振荡培养,此条件下黑曲霉B3发酵液的FPA酶活力为153.4 U/m L。将粗酶液初步纯化后,对纯化纤维素酶的酶学性质进行了初步研究,确定了其最适温度为60℃,最适p H值为6.0,Ca2+、Li+、K+等金属离子对其有激活作用,苯甲基磺酰氟(PMSF)对该酶强烈抑制,该酶对底物CMC的Km值和Vmax分别是24.0 mg/m L和0.09 mg/min。     

乙醇型发酵过程优化及代谢调控分子机制

乙醇型发酵是3种主要厌氧产酸发酵类型之一.乙醇型发酵细菌具有高产氢效率、耐酸性、自凝集生长和发酵产物可直接被产甲烷利用等优势,因此被广泛关注和研究.近年来,在乙醇型发酵产氢过程优化和代谢途径研究方面取得了大量进展.本文对乙醇型发酵产氢反应器优化和运行控制、高效产氢细菌分离和代谢调控分子机制,以及耦合系统强化能源回收等研究进展进行了综述.此外,本文提出了乙醇型发酵的可持续高效产氢及代谢产物的定向回收梯级利用的思路,探讨了乙醇型发酵制氢技术的发展趋势和未来应用中存在的问题.     

纤维素酶液体发酵工艺条件的响应面分析优化

借助于MINITAB软件,采用Plackett-Burman试验设计法及响应面法分析,对纤维素酶高产菌康氏木霉Trichoderma koningii P12进行了发酵工艺条件的优化研究。首先利用Plackett Burman试验设计筛选出影响产酶的三个主要因素,即装液量、稻草粉浓度和麦麸浓度。在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析。结果表明,装液量和稻草粉浓度与纤维素酶活存在显著的相关性,通过求解回归方程得到优化发酵条件:当装液量56.5mL、稻草粉浓度37.4g/L和麦麸浓度11.3g/L时,纤维素酶产量达到63.32U/mL。经三批培养验证,预测值与验证试验平均值接近,在此优化条件下纤维素酶活提高了96.7%。     

糟液循环对开放式餐厨垃圾乙醇发酵的影响及工艺改进

在前人研究的基础上对餐厨垃圾乙醇发酵糟液进行多次循环使用,以减少废液的排放量.重点考察了糟液循环对餐厨垃圾产乙醇的影响.结果表明:当未经处理的乙醇糟液在全回流条件下,对乙醇发酵产生明显抑制,全循环4次后乙醇产量由28.4g/L 降至2.56g/L.随着循环利用次数的增加,乳酸、SS、DS和盐分均产生积累,分别达5.45、64.7、99.5和12.3g/L.为提高糟液循环次数,本研究采用2/3的糟液回流和絮凝处理后全回流的方式,其糟液循环利用7次后,前者乙醇产生量维持在25.5~35.5g/L,而后者的乙醇产量在12.2~32.4g/L.糟液2/3回流循环效果要优于絮凝处理后全回流的方式,今后需考虑两者相结合进行糟液循环的方式.     

Plackett-Burman实验设计优化餐厨垃圾发酵产燃料酒精的研究

针对餐厨垃圾中营养元素含量丰富的特点,利用运动发酵单胞菌对餐厨垃圾发酵生产燃料酒精,采用Plackett-Burman实验设计分析多种酶制剂和营养物质对发酵过程的影响. 结果表明,糖化酶和蛋白酶对于酒精发酵影响显著,其他酶和营养物的添加对发酵均无显著影响,说明餐厨垃圾自身所含的丰富营养即可以满足细菌生长的需要. 进一步的单因素试验分析表明糖化酶的最佳添加量为100 U/g. 当同时添加100U/g 蛋白酶和100 U/g 糖化酶时,酒精产量达到最大值53g/L, 比单纯添加糖化酶时产量高10%,其酒精转化率为44%. 经酒精发酵后,餐厨垃圾粗蛋白增加了1.5倍且纤维素含量较低,可作为饲料使用. 利用餐厨垃圾产酒精不仅处理了污染严重的废物,同时也为酒精生产提供了廉价的原料,具有较高的环境效益和经济效益.     

厨余垃圾与污泥厌氧发酵产甲烷的协同作用

以剩余污泥和厨余垃圾混合进行共发酵,评估其厌氧发酵协同效果,基于挥发性固体悬浮物(VSS)设置剩余污泥和厨余垃圾比例为1∶0,4∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶4,0∶1的生化甲烷潜势(BMP)实验,通过厌氧发酵前后pH值、COD、总氮、氨氮、硝酸盐氮等参数的变化,甲烷产量,碳的迁移、转化和微生物群落结构变化评价协同...     

次氯酸钙预处理对污泥厌氧发酵合成中链脂肪酸的影响研究

探究了次氯酸钙(Ca(ClO)₂)预处理对活性污泥厌氧发酵合成中链脂肪酸(MCFAs)的影响,结果表明Ca(ClO)₂能显著提高污泥的降解性能,且发酵液中可溶性有机物增量与Ca(ClO)₂浓度梯度呈正相关.当预处理浓度为80 mg·g^-1时,产出MCFAs浓度达到峰值(5691.9 mg·L^-1),是空白组的2.6倍.然而,更高Ca(ClO)₂(240 mg·g^-1)预处理浓度下其对污泥中的微生物过程(水解、酸化过程)的抑制作用导致MCFAs产出浓度有所降低.本研究为拓展污泥高值化处理技术提供了新思路.     

餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸与产气的变化关系研究

为了研究餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)与产气的变化关系,采用中温(37.0±0.2)℃连续式发酵,在完全混合CSTR反应器中连续运行100 d,分析餐厨垃圾固态发酵过程的启动、运行、失衡、失衡后恢复及实现固态发酵全过程各参数的变化趋势,重点研究VFAs各成分与产气、pH等的关系.结果表明,餐厨垃圾固态发酵实验过程可划分为4个时期:适应期(0~13 d)、启动期(14~30 d)、抑制期(31~50d)、恢复及稳定期(51~100 d).不同时期的容积产气率、VFAs及各参数均表现出不同的阶段性变化.在餐厨垃圾固态发酵全过程中,pH保持在5~7之间,正丁酸比例一直处于较高水平;VFAs与pH和容积产气率在初期基本保持反比关系,最终在稳定期达到平衡,均稳定在一定范围内波动.在恢复及稳定阶段以NaOH稀碱液调节当日回流渗滤液的pH值,在第63 d时pH值上升至6.76,VFAs含量稳定在20~22 g·L~(-1)之间,产气量明显提高;在81 d时TS达到20%以上,系统容积产气量和生物降解率均保持相对稳定.     

盐度强化剩余污泥碱性发酵产酸

短链脂肪酸(SCFAs)是生物脱氮除磷的优质碳源,为提高剩余污泥碱性发酵SCFAs的产量,分别在20℃和35℃条件下,考察了不同盐度(0~25g/L)对剩余污泥碱性(pH=10)发酵的影响.结果表明:在20℃和35℃条件下,投加适量的氯化钠均可提高SCFAs产量,且氯化钠投加量为15g/L时SCFAs产量最大,较不投加时分别提高了42.3%和15.0%.进一步的研究表明,适量的投加氯化钠促进了生成SCFAs所需底物(蛋白质和多糖)的释放,同时提高了发酵系统的C/N(SCFAs/NH4+-N).因此,盐度联合碱性pH值可强化剩余污泥发酵产生SCFAs,同时达到剩余污泥减量的效果.     

苯酚羟化酶基因工程菌表达优化及特性研究

利用表面响应法优化苯酚羟化酶基因工程菌(PH_IND)的生长条件(种龄、接种量)及表达条件(诱导OD600、IPTG浓度、诱导时间、诱导温度),并对其粗酶特性进行考察.实验结果表明,菌株PH_IND的最佳生长条件及表达条件为:种龄7.19h,接种量1.39%,诱导OD6000.54,IPTG浓度0.19mmol·L-1,诱导时间2.37h,诱导温度35℃,此时,苯酚羟化酶最大酶活力为0.6167U·mg-1.粗酶特性分析表明,苯酚羟化酶的最适pH和温度分别为8.0和40℃.Ba2+、Fe3+、Hg2+、Pb2+对苯酚羟化酶有明显促进作用,而Ca2+、Co2+、Cu2+、Mg2+、Mn2+对苯酚羟化酶有抑制作用.底物广谱性实验表明,苯酚羟化酶具有极强的芳香化合物降解能力.     

热碱预处理后得克隆对污泥厌氧发酵产酸及污泥特性的影响

为了探究新兴污染物得克隆(DPs)对剩余活性污泥(WAS)发酵产酸及污泥特征的影响,以WAS及DPs为研究对象,建立序批式反应器,在中温条件下探究了不同含量的DPs对WAS发酵的影响.结果表明,DPs对污泥厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFA)具有明显的抑制作用,当DPs含量为300.0mg/kg TSS时,SCFA的最大产...     

沼液中悬浮物对乙醇发酵的影响及其絮凝处理的研究

乙醇-沼气双发酵耦联工艺的应用有望实现乙醇工业工艺废水"零排放"的目标.本研究对该耦联工艺的回用配料水——中温沼液中的悬浮物对乙醇发酵的影响进行了考察,并对其去除方法进行了确定.结果表明,沼液中悬浮物的存在会促进酵母细胞的繁殖,提高发酵速率,但副产物甘油及小分子有机酸的量大幅上升,而主产物乙醇的生成量减少,悬浮物对乙醇合成的临界抑制浓度为0.35 g·L-1(干重).采用不同的絮凝剂及絮凝方式对沼液中的悬浮物进行去除,发现絮凝剂聚合氯化铝(PAC,300 mg·L-1)与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM,2 mg·L-1)协同处理时效果最佳,对沼液浊度、色度的去除率分别为92.4%、23.7%,所得上清液的悬浮物粒径小于2μm,PAC、CPAM的残留量分别为0.82、0.03mg·L-1.絮凝处理后消除了悬浮物对乙醇合成的抑制作用,且絮凝处理后沼液回用的发酵性能略优于离心所得沼液回用的发酵水平,达到了预期的目的.     

CTN-4降解百菌清的条件优化及动力学模型的研究

选用已筛选出的以百菌清为唯一碳源的降解菌株Pseudomonas sp. CTN-4作为百菌清降解菌.采用CCD设计试验,以响应面法优化CTN-4降解百菌清的条件,并建立了降解模型.结果表明,CTN-4降解百菌清的最优条件为:百菌清浓度为102.66mg/L,葡萄糖量为0.40%,初始pH值为7.05.在该条件下理论预测百菌清降解率可达93.89%,与在该条件下测定的实际值95.07%基本吻合.实验表明温度, pH值以及百菌清的初始浓度对百菌清的降解过程都有较大影响.百菌清的降解动力学模型与Compertz模型较为相似,可以用修饰过的Compertz模型进行拟合.