白腐真菌产酶反应器研究进展

综述了白腐真菌在不同反应器中合成木质素降解酶系能力的研究进展,包括培养方式与条件、不同反应器的特点及应用、木质素降解酶系的应用及前景.     

白腐菌降解木素酶系及其作用机理

制浆行业目标是脱除木质素,留下纤维素.白腐菌对木素的选择降解性能是造纸工业兴起研究领域如生物制浆,生物漂白及污染处理的理论基础.本文对有关白腐菌降解木素的酶系及作用机制作了概述,目的在于绘出一幅整体的木素降解酶系相互依存的图景,以便人们扩大视野,全面深入研究木素降解过程.     

白腐菌降解木素酶系及其作用机理

制交行业目标是脱除木质素,留下纤维素。白腐菌对木素的选择降解性能是造纸工业兴起研究领域如生物浆浆,生物漂白及污染处理的理论基础。本文对有关白腐菌降解木素的酶系及作用机制作了概述,目的在于绘出一幅整体的木素降解酶系相互依存的图景,以便人们扩大视野,全面深入研究木素降解过程。     

木质素降解放线菌的鉴定及产酶特性研究

为获得具有木质素降解功能的放线菌菌株并研究其产酶特性,通过苯胺蓝平板和木质素平板从造纸厂污泥中分离得到一株木质素降解放线菌AG-11,其对木质素的降解率可达60%以上,经过16SrDNA测序鉴定为灰略红链霉菌(Streptomyces griseorubens),Genbank登陆号为KX774674。研究了AG-11在液体条件下的产酶特性,发现AG-11对碱性木质素的降解主要依靠胞外漆酶(Lac)和胞外木质素过氧化物酶(LiP),且产酶活性受到木质素降解中间产物的诱导,同时对金属离子表现出了较强的敏感性,氧化胁迫也能显著提高AG-11的产酶活力,在20mmol/L H_2O_2胁迫下,其胞外Lac及胞外LiP酶活可分别达25.42、26.81U/mL。     

白腐真菌的广谱生物降解性研究进展

白腐真菌由于能够降解木质素而在地球的碳循环中发挥着不可或缺的作用.由胞外的过氧化物酶类和其他次级代谢产物组成的木质素降解系统除了能够降解木质素外,对众多的异生物质也具有广谱的生物降解性,赋予了白腐真菌巨大的环境工业应用潜力.对白腐真菌的木质素降解系统和其广谱的生物降解性进行了介绍与展望.     

不同培养条件下锰过氧化物酶(MnP)的合成及其对甲基橙的降解

高效、大规模、低成本合成木质素降解酶是直接采用其降解难降解有机污染物所必须解决的问题.对锰过氧化物酶(MnP)降解甲基橙和在非灭菌的反应器中连续合成MnP的可行性进行考察.结果表明,在采用2 mmol H2O2和1.5 mmol MnSO4的降解体系中,获最大脱色效果,且100、200和300 U/L的MnP可在8h内将甲基橙分别脱色18％、23％和35％;在非灭菌的反应器水平上实现了固定化培养的P.chrysosporium连续23 d合成MnP,但MnP酶活仅为2～ 23 U/L,难以酶解甲基橙;然而,在摇瓶培养条件下固定化的P.chrysosporium合成的MnP却能达1 152 U/L.因此,直接采用MnP对污染物进行降解以及在非灭菌的反应器中持续合成MnP是可行的,但就在非灭菌条件下如何提高MnP的合成量还有待开展深入的研究.     

简青霉对水溶液中碱木质素的吸附和降解的机理

通过一系列实验研究碳源浓度、培养箱转速、碱木质素浓度以及菌体活性等因素对简青霉菌丝球在溶液中吸附碱木质素的影响,并探讨其生物吸附机理;确定最佳碳源浓度和转速,分别为10 g/L和150 r/min。当碱木质素浓度小于0.5 g/L时,吸附效果较好,由菌丝球活性对照实验以及电镜照片可知吸附作用主要是由菌丝球的物理结构决定的,与其是否具有活性关系不大。通过吸附等温实验确定菌丝球的最大吸附量为30.3 mg/g,且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。另外,过氧化氢对木质素降解酶影响的实验证明,木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶均需要过氧化氢的启动才能催化降解木质素,并且在降解过程中,木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的作用远远大于漆酶。     

介质阻挡放电氧化降解木质素磺酸钠的动力学研究

为了有效地处理难生物降解的造纸废水,采用气相介质阻挡放电产生氧化性物质,对木质素磺酸钠进行了氧化降解研究。在不同操作条件下,对其降解动力学及矿化程度进行了研究。结果表明,介质阻挡放电能有效地降解木质素磺酸钠,其氧化降解反应遵循准一级动力学反应。当峰值电压为20 kV,被水蒸气饱和的空气为气源,流量为7 L/min时,氧化处理60 min后,木质素磺酸钠降解率达到70％。其速率常数K随峰值电压、气源、气体流量和木质素磺酸钠的初始浓度的变化而不同。气体流量越大,木质素磺酸钠的初始浓度越低,速率常数K越大,降解效果越好。随着处理时间的增加,氧化性物质能将部分木质素磺酸钠矿化使溶液TOC降低,当被水蒸气饱和的空气作为气源时,氧化处理120min,21.38%的TOC被去除。     

简青霉降解秸秆条件最优化和诱导剂的作用

实验中采用简青霉对稻草秸秆进行降解作用,通过正交实验的极差、三因素三水平作用趋势图和降解选择性分析,对影响简青霉降解稻草秸秆的3种因素进行了优化,得到培养温度40℃、含水率80%、培养pH为8是降解的最佳固态发酵培养条件。并研究了碱木质素对简青霉分泌木质素降解酶的诱导作用,不同浓度的碱木质素对简青霉产酶的诱导作用不同,且对不同酶的诱导效果也不同,最后得到较低浓度0.5和1 g/L是诱导的适宜浓度。对比较适浓度的碱木质素和常用的诱导剂愈创木酚、吐温80的诱导作用,发现在同样的培养条件下,碱木质素的诱导效果比愈创木酚和吐温80效果都好。     

碳氮比对猪粪和稻秆协同生物降解的影响

农业废弃物猪粪和稻秆产量巨大,因缺乏有效的处置方式,从而造成了巨大的污染,阻碍了现代农业的可持续发展。本研究以猪粪和稻秆的协同高效降解为研究导向,首次采用纤维素分解复合菌系预处理技术进行协同降解。通过考察碳氮比为10∶1、13∶1、16∶1和19∶1等4个梯度下的猪粪和稻秆混合物协同降解情况,并测定不同碳氮比不同培养时间下降解液的关键参数,探讨了不同碳氮比条件下复合菌系对农业废弃物协同降解效果的影响。结果表明,该菌系在碳氮比为16∶1、固形物含量为6%、接种量为10%的条件下于55℃下培养96 h,对猪粪和稻秆混合物的降解效果最佳。在此条件下其失重率高达26.2%,降解过程中的关键酶——滤纸酶和羧甲基纤维素酶(CMC酶)酶活可分别达到3.2和10.8 IU。该复合菌系在对猪粪和稻秆混合物协同降解过程中除了添加少许氯化钠外,无需再额外添加其他营养物质,展现出了良好的实际应用前景,可进一步为其他种类的农业废弃物的高效生物处置提供一定的理论依据。     

脱硫反应器及其应用

脱硫反应器是脱硫工艺的核心装置 ,其技术和脱硫指标将制约和决定脱硫工艺的效率。在分析中 ,比较全面地介绍和比较了近年来主要的烟气脱硫反应器设备和研究成果及应用情况 ,指出了脱硫反应器的发展方向     

流动床生物膜反应器在污水处理中的应用研究现状

给出了流动床生物膜反应器的定义、分类及其特点 ,并对各种流动床生物膜反应器的优缺点及近年来在污水处理中的应用状况进行了总结 ,根据实际应用效果 ,提出了各类反应器的适用处理对象     

An improved model for analyzing the performance of photocatalytic oxidation reactors in removing volatile organic compounds and its application

An improved photocatalytic oxidation (PCO) reactor model was developed to analyze the removal of volatile organic compounds (VOCs) in indoor air. One new parameter, the average total removing factor Kt, together with the other two parameters, the number of mass transfer units NTUm and the fractional conversion epsilon, are found to be the main parameters influencing the photooxidation performance of PCO reactors. Three new parameters, the ideal reaction number of mass transfer units, NTUm,ir; the ideal reaction fractional conversion, epsilonir; and the reaction effectiveness, eta, also are defined. These concepts are helpful to the structural design and optimization for PCO reactors. The application of the model in designing a plate-type PCO reactor is demonstrated. This study shows that the present model is an effective tool for designing PCO reactors and for evaluating VOC removal performance of available PCO reactors.     

An Improved Model for Analyzing the Performance of Photocatalytic Oxidation Reactors in Removing Volatile Organic Compounds and Its Application

Abstract

An improved photocatalytic oxidation (PCO) reactor model was developed to analyze the removal of volatile organic compounds (VOCs) in indoor air. One new parameter, the average total removing factor K _t, together with the other two parameters, the number of mass transfer units NTU_m and the fractional conversion e, are found to be the main parameters influencing the photooxidation performance of PCO reactors. Three new parameters, the ideal reaction number of mass transfer units, NTU_m,ir; the ideal reaction fractional conversion, ε_ir; and the reaction effectiveness, η, also are defined. These concepts are helpful to the structural design and optimization for PCO reactors. The application of the model in designing a plate-type PCO reactor is demonstrated. This study shows that the present model is an effective tool for designing PCO reactors and for evaluating VOC removal performance of available PCO reactors.     

新型微氧反应器对沼液的处理性能

针对现有微氧反应器存在回流能耗高、工程放大困难等问题,设计了2类新型曝气沉淀一体化微氧反应器。根据污泥滞留能力、污染物去除性能初步测试,优选出升流式矩形反应器和改进型圆形反应器作为沼液处理实验的微氧反应器。结果表明：2个反应器的平均NH₄⁺-N去除负荷为0.410 kg·(m³·d)⁻¹,平均TIN去除负荷为0.105 kg·(m³·d)⁻¹,出水SS均小于0.10 g·L⁻¹,都拥有优良的滞泥能力和污染物去除能力,无显著性差异(P>0.05)。在污泥浓度相近的情况下,升流式矩形反应器中污泥的VSS/SS由64.4%增至78.0%,这说明生物量明显增加,而改进型圆形反应器中污泥的VSS/SS降至62.1%;污泥指数显示升流式矩形反应器的污泥沉降性能更好。从污泥性状和工程放大可能性考虑,升流式矩形反应器更适合在工程上应用。     

模拟人工湿地中基质酶对PhACs的动态响应

基质酶是催化土壤生物化学反应的重要催化剂,其对有机污染物具有高度敏感性。实验测定了5座人工湿地(CWs)反应器中过氧化氢酶、脱氢酶和脲酶活性的动态变化及其与进水医药活性物质(PhACs)浓度、湿地植物的关系。结果显示:种植植物反应器3种基质酶的活性均高于未种植植物的反应器;随培养时间增长过氧化氢酶的活性逐渐提高,在培养150 d后达到最高;脱氢酶和脲酶的活性随培养时间增长先升高后降低,分别于120 d和90 d时达到最高;不同基质酶对不同PhACs浓度响应不同,脲酶活性均表现为被抑制,而脱氢酶和过氧化氢酶活性在低PhACs浓度时被激活,在高PhACs浓度时被抑制。为CWs应用于去除水环境中存在的PhACs类污染物提供参考。     

纳米TiO2光催化剂负载技术研究

纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景,将其负载于一定的载体上,并设计出高效的光反应器是其实用化的关键之一.本文对纳米TiO2光催化剂负载所用载体、固定方法及其效果、相关光催化化学反应器作了综合评述.     

Applications of two-phase anaerobic degradation in industrial wastewater treatment

Prospects for the phased anaerobic treatment of wastewater are extremely promising. With the variety of reactor designs available and the amenability of reactors to modification, existing treatment systems may be replaced or upgraded as required to achieve increased stability, higher loading capacities and greater process efficiencies than single-stage systems. In recent times, various reactor configurations and substrates are applied to two-phase anaerobic process. This paper reviews applications and studies of two-phase anaerobic degradation for wastewater treatment, sums up the performance of application to treating waste from distillery, landfill leachate, coffee, cheese whey and dairy, food, pulp and paper, sludge and solid, etc., and summarises reactor configurations, environmental and operational conditions, and comparisons of two-phase anaerobic digestion with other anaerobic reactors.     

Bioreactor configurations for ex-situ treatment of perchlorate: a review.

The perchlorate anion has been detected in the drinking water of millions of people living in the United States. At perchlorate levels equal to or greater than 1 mg/L and where the water is not immediately used for household purposes, ex-situ biotreatment has been widely applied. The principal objective of this paper was to compare the technical and economic advantages and disadvantages of various bioreactor configurations in the treatment of low- and medium-strength perchlorate-contaminated aqueous streams. The ideal bioreactor configuration for this application should be able to operate efficiently while achieving a long solids retention time, be designed to promote physical-chemical adsorption in addition to biodegradation, and operate under plug-flow hydraulic conditions. To date, the granular activated carbon (GAC) or sand-media-based fluidized bed reactors (FBRs) and GAC, sand-, or plastic-media-based packed bed reactors (PBRs) have been the reactor configurations most widely applied for perchlorate treatment. Only the FBR configuration has been applied commercially. Commercial-scale cost information presented implies no economic advantage for the PBR relative to the FBR configuration. Full-scale application information provides evidence that the FBR is a good choice for treating perchlorate-contaminated aqueous streams.