利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.     

不同环境条件下聚羟基烷酸(PHAs)薄膜生物降解性研究

采用不同形态的PHAs薄膜（聚β－羟基丁酸（PHB）及β－羟基丁酸与β－羟基戊酸的共聚物（PHBV）膜）,在各种环境（如土壤和水体）的不同条件下,对膜的生物降解性进行了研究,并对其降解机制作了初步探讨。结果表明：PHAs膜具有生物降解性,在无菌条件下不能被降解;在不同的环境中,如不同土壤和水体,PHAs膜的降解情况不同;不同的条件,如pH、温度,对环境中PHAs膜的降解率有着不同的影响;PHB膜的生物降解速度比PHBV膜快;PHAs膜的厚度对其降解能力有很大影响。     

活性污泥合成生物可降解塑料的研究进展

PHAs(polyhydroxyalkanoates,聚羟基脂肪酸酯 )是许多原核微生物在不平衡生长条件下合成的细胞内能量和碳源储藏性物质 ,作为完全可生物降解的热塑性聚酯而倍受关注。介绍了利用生物处理污水中活性污泥的混合碳源及微生物群体发酵合成PHAs的有关研究成果 ,包括微生物的种类、碳源及合成途径等 ,重点分析厌氧 好氧法活性污泥积累PHAs的量化关系 ,指出合理的工艺及适当的营养条件可以提高污泥中PHAs的积累量。此工作为污水处理资源化及污泥减量化、实现清洁生产提供了非常有潜力的研究方向。     

好氧瞬时供料法合成生物可降解塑料的研究进展

聚羟基烷酯(PHAs)作为一种可以完全生物降解的合成塑料替代品而受到越来越多的关注。好氧瞬时供料法由于高的PHAs合成能力及可利用混合菌群(如活性污泥)和有机废弃物合成PHAs显著降低成本而成为目前最具应用前景的PHAs合成技术。文章阐明了好氧瞬时供料法合成PHAs的代谢机制及工艺过程,并就采用该方法合成PHAs的过程中诸多的影响因素进行分析和探讨。     

胞内贮存物聚羟基烷酸酯(PHAs)的分析方法研究进展

聚羟基烷酸酯(PHAs)是许多纯种微生物及活性污泥在非平衡生长条件下作为碳源和能源贮存在细胞内的胞内贮存物。PHAs具有可完全生物降解性、生物相容性,可以替代传统的塑料运用于众多领域,因而引起科研领域和工业界的广泛关注。文章主要综述了PHAs分析方法的研究进展,包括PHAs的物理化学性质、生产工艺和定性定量的分析方法。     

活性污泥中PHA合成优势菌的筛选及产物结构分析

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种具有广阔应用前景的生物可降解塑料,活性污泥中存在大量PHA合成菌,通过好氧/微好氧/沉淀的方式对污泥进行驯化,使PHA占污泥MLVSS的比例提高到21.19%。用BOX-PCR、ERIC-PCR和REP-PCR指纹图谱技术,对驯化前后污泥样品的菌群组成进行比较分析,结合尼罗蓝荧光平板法和菌落原位杂交技术,筛选得到活性污泥中PHA合成的优势菌株CAMP11。分类鉴定表明CAMP11属于芽孢杆菌属,FT-IR与NMR碳谱分析表明其合成的产物为羟基丁酸与羟基戊酸的共聚物(PHBV)。将菌株CAMP11回注入污泥驯化液,可使PHA占污泥MLVSS的比例进一步提高到32.08%。     

正交定向调控VFAs奇偶数比率对合成PHAs的影响

为了定向调控挥发性脂肪酸(VFAs)中奇偶数碳比率,在合成聚羟基链烷酯(PHAs)过程中改变PHB和PHV的比率,从而改变可生物降解塑料的内在性能。以淘米水为单一发酵对象,将pH值、温度、发酵天数作为影响因素,通过L9(33)正交试验观察VFAs中奇偶数脂肪酸变化,和污泥中聚磷菌合成PHAs的变化规律。结果表明当温度为35℃,pH值为8,第7天时奇偶数碳比率约为1∶1;当温度为25℃,p H值为8,第9天时奇偶数碳比率约为1∶2;当温度为45℃,pH值为6,第7天时奇偶数碳比率约为1∶3。将这3种不同比率的组合等量投加至污泥中,PHAs含量有显著增加,其中发酵液奇偶数碳比率为1∶1时PHAs积累量最高,为80.69 mg/L。研究表明pH值对偶数脂肪酸影响最大,发酵天数对奇数脂肪酸影响最大。而且发酵液比化学碳源更有利于PHAs的合成,使厌氧阶段PHB的质量分数显著增加,好氧阶段PHV的质量分数显著增加。     

产聚羟基脂肪酸酯的活性污泥驯化及细菌群落结构研究

为了驯化活性污泥中产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的混合菌群并解析细菌群落结构变化,该研究采用好氧瞬时补料(ADF)工艺以乙酸钠为碳源驯化活性污泥合成PHA,并运用高通量测序分析细菌群落结构变化。结果表明,pH 7.0、乙酸钠4 g/L驯化出的混合菌群PHA合成能力最强;积累的PHA为聚羟基丁酸酯(PHB),含量达到14.72%,浓度达到1.92 g/L。高通量测序分析表明驯化后的污泥细菌群落多样性远低于驯化前的污泥,说明驯化过程中一部分细菌被淘汰。不同分类水平上的细菌群落分析表明驯化前后优势细菌类群发生了较大的变化。驯化后的污泥细菌群落中优势菌属包括噬氢菌属(Hydrogenophaga)、黄杆菌属(Flavobacterium)、短波单胞菌属(Brevundimonas)和陶厄氏菌属(Thauera),均为已报道的PHA积累菌属。     

外加碳源的活性污泥合成生物降解塑料PHAs的试验

聚羟基脂肪酸酯(PHAs)是许多污泥微生物在不平衡生长条件下合成的细胞内能量和碳源储藏性物质,是一种新型的可完全生物降解的热塑性塑料.以污泥微生物作为PHAs的合成菌,采用乙酸钠、丙酸钠及丁酸钠作为单一碳源在好氧条件下合成得到占污泥干重5.58%、3.90%及4.98%的PHAs和在厌氧条件下合成得到占污泥干重12.32%、9.55%及11.35%的PHAs.实验表明,污泥微生物里广泛存在PHAs合成菌,厌氧条件比好氧条件的PHAs产率要高;最佳的实验条件下得到PHAs的量占污泥干重的12.32%,此时碳源转化率为30.65 %.此外,1HNMR谱图证明了同一污泥微生物用不同的碳源培养PHAs时其产物结构与组成均有变化.     

活性污泥利用混合碳源合成PHAs的工艺条件优化

利用SBR反应器驯化具合成聚羟基烷酸酯(PHAs)能力的活性污泥,以乙酸∶丙酸=1∶2为混合碳源,通过调控pH、COD浓度、改变碳源投加方式,对活性污泥合成PHA的工艺参数进行优化。实验结果表明:pH控制为5、7、9时,pH=7的中性环境更有利于剩余污泥贮存PHAs,贮存量可达51.9 mg/g;COD浓度为200、400、600 mg/L条件下,COD=400 mg/L时剩余污泥贮存PHAs的能力较强,最高产率约为60.27 mg/g;采用3次投加碳源的方式使PHAs的产率提高到初始量的3.7倍以上,高于一次性投加碳源方式。     

解偶联剂邻氯苯酚作用下活性污泥微生物群落结构的演替规律研究

投加解偶联剂邻氯苯酚可以实现活性污泥系统的污泥减量,但邻氯苯酚长时间作用下系统中微生物群落结构及多样性的变化尚不清楚.因此,本研究利用2个序批式反应器(SBR)进行了63 d的实验,考察了未投加邻氯苯酚(RA)和投加10 mg·L-1邻氯苯酚(RB)条件下,活性污泥系统中基质去除特性及微生物群落结构的变化规律.研究结果...     

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。

     

2种表居型蚯蚓处理污泥的比较研究

用微小双胸蚓(Bimastus parvus)和赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)2种表居型蚯蚓处理城市生活污泥,研究了污泥理化性质和污泥减量以及蚯蚓生物量的变化,比较2种蚯蚓对污泥的处理效果.结果表明,2种蚯蚓对污泥的矿化、降解及减量能力基本一致.接种双胸蚓和爱胜蚓污泥的pH分别降至6.27、7.07,接种双胸蚓使污泥的N、P、K含量分别增加了31.96%、5.76%、17.91%,C/N、C/P降低了44.14%、30.69%;接种爱胜蚓使污泥的N、K含量分别增加了35.48%、11.58%,P含量、C/N、C/P降低了10.12%、46.73%、20.50%.接种双胸蚓和爱胜蚓均能降低污泥中重金属含量,其降低次序分别为ZnCuPbCr和CuZnPbCr.实验结束后,2种蚯蚓的体重、卵数均显著增加,其生长率和生产率分别为76%～86%、156%～131%.     

2株苯胺降解的分离鉴定及其降解特性研究

从处理印染废水的活性污泥中分离得到2株苯胺降解菌,从菌落、细胞形态、生理生化及16S rRNA基因扩增测序等方面对2株菌进行了鉴定,并比较分析2株菌在好氧与缺氧条件下的苯胺降解、偶氮染料脱色及苯胺脱氨氧化酶基因tdnQ和黄素还原酶基因(fre)的携带情况.结果表明,2株菌属于Pseudomonas属和Shewanella属,分别命名为Pseudomonas sp.AN30和Shewanella sp.DN425.AN30菌株在振荡好氧条件下72h内对250mg/L苯胺的降解率为96.1%,DN425菌株的降解率为13.8%;在静置缺氧条件下AN30菌株的苯胺降解率为39.6%,DN425菌株的降解率仅为8.6%.DN425菌株在静置缺氧条件下4h内可将初始浓度为50 mg/L的偶氮染料酸性大红彻底脱色,而AN30菌株对酸性大红不具有脱色能力.以总DNA为模板,分别用tdnQ基因和fre基因特异性引物进行扩增,2株菌均能扩增出大小分别为380bp和630bp左右的目标条带,显示2菌株均携带有苯胺脱氨氧化酶基因和黄素还原酶基因.     

活性污泥合成聚羟基烷酸(PHAs)的研究进展

聚羟基烷酸(PHAs)是微生物合成的作为碳源和能源的贮存物。PHA同时也是一种可完全生物降解的塑料,由于其良好的环境效应及机械性能,受到广泛关注。使用活性污泥及廉价基质合成PHA以降低生产成本有很好的应用前景。文章综述了活性污泥合成PHA的最新研究进展,包括活性污泥合成PHA的工艺、影响因素及提高PHA合成量的策略。     

旋轮虫在污水生物处理中的作用机制初探

蛭形轮虫常被用作生物处理性能良好的指示生物.本文以一种常见的蛭形轮虫—旋轮虫(Philodina sp.)为研究对象,着重探讨了旋轮虫及其分泌物对活性污泥处理性能和细菌的作用方式,以明确旋轮虫在污水生物处理中的作用机制.结果表明,旋轮虫及其分泌物均在一定程度上提高了活性污泥对COD、氨氮、总磷的去除率,且两者的提高效果相近,表明旋轮虫分泌物是旋轮虫对活性污泥的主要作用形式,即非直接捕食性的间接作用是其主要作用形式.旋轮虫分泌物对絮凝性细菌的絮凝性、异养硝化-好氧反硝化菌的同步硝化和脱氮效能均有促进作用,进一步表明旋轮虫提高活性污泥活性的作用是通过其分泌物提高细菌活性的结果.此外,通过使用根癌农杆菌KYC55从旋轮虫分泌物中检测出AHLs信号分子的类似物,表明旋轮虫对细菌的作用机制可能是其分泌物误导或触发细菌的群体感应所致.本文结果为研究微型动物在污水生物处理中的作用机制提供了新的研究思路.     

厌氧、缺氧、好氧环境下富磷剩余污泥的释磷机制

以采用A/O生物强化除磷工艺水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用棕色消化瓶设计3组释磷试验,讨论厌氧、缺氧、好氧环境下富磷剩余污泥消化释磷的机制. 结果表明:富磷剩余污泥在厌氧和缺氧环境下均有明显的释磷现象,平均释磷速率分别为1.614和0.998 mg/(L·d);厌氧和缺氧环境下释磷量与聚β-羟基丁酸(PHB)之间的计量关系比较表明,释磷过程中包含有明显的微生物释磷机制,同时还存在着物理化学方面引起的释磷机制,硝酸盐抑制剩余污泥中磷的释放主要是通过影响其微生物学机制完成的.      

间氟苯酚的好氧生物降解性及降解途径研究

利用活性污泥法考察了间氟苯酚的好氧生物降解性.结果表明,100 mg/L间氟苯酚经16 h降解,溶液中基本检测不到间氟苯酚,有机氟原子几乎全部降解为无机氟离子.间氟苯酚可以用作微生物生长的唯一碳源和能源,活性污泥中的微生物可以有效地降解间氟苯酚.利用高效液相色谱和色质联机技术研究了间氟苯酚的好氧生物降解途径,研究表明间氟苯酚首先羟基化生成中间产物氟邻苯二酚,羟基化中间产物通过邻位途经裂解开环,然后环化脱氟.     

Biological treatment of chicken feather waste for improved biogas production

A two-stage system was developed which combines the biological degradation of keratin-rich waste with the production of biogas. Chicken feather waste was treated biologically with a recombinant Bacillus megaterium strain showing keratinase activity prior to biogas production. Chopped, autoclaved chicken feathers (4%, W/V) were completely degraded, resulting in a yellowish fermentation broth with a level of 0.51 mg/mL soluble proteins after 8 days of cultivation of the recombinant strain. During the subsequent anaerobic batch digestion experiments, methane production of 0.35 Nm³/kg dry feathers (i.e., 0.4 Nm³/kg volatile solids of feathers), corresponding to 80% of the theoretical value on proteins, was achieved from the feather hydrolyzates, independently of the pre-hydrolysis time period of 1, 2 or 8 days. Cultivation with a native keratinase producing strain, Bacillus licheniformis resulted in only 0.25 mg/mL soluble proteins in the feather hydrolyzate, which then was digested achieving a maximum accumulated methane production of 0.31 Nm³/kg dry feathers. Feather hydrolyzates treated with the wild type B. megaterium produced 0.21 Nm³ CH₄/kg dry feathers as maximum yield.