玉米芯为碳源铁屑协同生物麦饭石活化颗粒的硫酸盐还原动力学及其锰离子响应实验

利用聚乙烯醇和饱和硼酸,添加30%SRB污泥、5%玉米芯、2%铁屑和3%麦饭石包埋制备内聚营养源的SRB固定颗粒,将完全活化的SRB颗粒作为研究对象,探究活化颗粒对SO42-反应动力学过程及其对高浓度Mn2+离子响应机制。结果表明:活化颗粒还原SO42-的过程符合一级动力学模型,最大还原速率为94.88 mg/(L·h);高浓度Mn2+可抑制活化颗粒的pH提升能力,延缓碳源的水解速率及SO42-的还原速率,而不会抑制水解过程并延长缓滞期,更不能降低最终去除效果。可见,以玉米芯为碳源的铁屑协同生物麦饭石颗粒处理煤矿酸性废水是有效并可行性的。     

黑曲霉固态发酵三七渣产纤维素酶

考察了硫酸铵添加量、磷酸二氢钾添加量、三七渣粒径、培养基含水率等因素对黑曲霉固态发酵三七渣产纤维素酶的影响,并采用正交实验对培养基制备条件进行了优化。研究结果表明,三七渣作为发酵培养基用于生产纤维素酶是可行的;含水率、硫酸铵添加量、磷酸二氢钾添加量以及三者之间的交互作用对实验结果的影响极显著(P 含水率> 磷酸二氢钾添加量> 交互作用;优化的培养基制备条件为:采用过80目的筛三七渣,硫酸铵添加量为40 mg/g干药渣,磷酸二氢钾添加量为10 mg/g干药渣,初始含水率为55%,pH值自然,在此条件下发酵,所产CMC酶活可达73.23 IU/g湿物料。     

三七渣固态发酵生产绿色木霉的工艺条件研究

考察了发酵时间、孢子液接种量、固态发酵培养基装料量、培养温度、光照条件等对三七渣固态发酵生产绿色木霉的影响,并采用正交实验优化了发酵工艺条件。结果表明,发酵过程受工艺条件的影响较大,孢子液接种量、固态发酵培养基装料量、发酵时间3个因素的交互作用极显著(p0.01),这3个因素以及它们之间的交互作用对实验结果的影响程度排序为:交互作用固态发酵培养基装料量孢子液接种量发酵时间;在最佳的发酵工艺条件(即培养温度24℃、无光照、接种量20%(1g三七渣接种2mL绿色木霉孢子液)、固态发酵培养基装料量12.5g、发酵时间8d)下,平均产孢量可达10.10×109 cfu/g。     

黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶的研究

以三七渣为基质,采用黑曲霉固态发酵产淀粉酶,考察了硫酸铵(氮源)添加量、三七渣粒径、固体培养基含水率、发酵温度、发酵时间、菌悬液接种量等因素对产淀粉酶效果的影响,并采用正交实验对发酵条件进行了优化。单因子实验结果表明,黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶适宜的硫酸铵添加量为40～60mg/g(以干药渣计),最佳三七渣粒径为100目,最适固体培养基含水率为55%,最佳发酵温度为34℃,最适发酵时间为7d,最佳菌悬液接种量为10%(质量分数)。正交实验多重比较的结果表明,优化的发酵条件为:硫酸铵添加量50mg/g,发酵温度34℃,发酵时间5d,在此发酵条件下,黑曲霉固态发酵三七渣产生的淀粉酶的酶活可达84.15U/g(以湿物料计)。     

硫酸盐还原菌SRB除砷的影响因素

环境中砷的存在往往对人类健康产生不利影响,从而一直受到人们的广泛关注。在厌氧条件下硫酸盐还原菌(SRB)利用有机物还原硫酸根生成硫化物,进一步通过硫化物与溶液中砷反应产生沉淀从而实现砷的最终去除。为了探讨不同因素对SRB除砷的影响,该实验研究了在不同初始pH值、碳源和初始砷浓度条件下的SRB活性及其对砷的去除效果。提取在UASB反应器中长期驯化的富含SRB的厌氧污泥进行批次实验。研究表明,在选取乳酸、乙酸、葡萄糖作为不同外加碳源的对比实验中,微生物利用乳酸作为基质反应相对缓慢(COD分解速率低),SRB具有较高的反应活性(对硫酸根去除率最高),同时保持较好的砷去除率(大约60%);SRB利用不同有机物反应过程中产生碱度导致系统内pH逐渐升高,其中以乳酸作为碳源时系统内pH升高到8.5左右;随着初始pH的升高,砷的去除效果降低,硫化砷沉淀在弱酸性条件下更易稳定存在;随着初始砷浓度的增加,SRB的活性受到抑制,当初始砷浓度达到40 mg·L-1时,SRB基本失去反应活性;利用驯化污泥除砷过程中,部分砷价态发生了变化。     

黄姜纤维素渣固态发酵生产蛋白饲料

利用酵母菌和黑曲霉对黄姜纤维素渣进行固态发酵生产蛋白饲料。研究了接种量、温度、固液比、发酵时间和通风量对发酵的影响。同时在单菌种发酵的基础上,对酵母菌和黑曲霉的混合发酵进行了初步探索,研究结果表明,混菌发酵的实验效果比单菌发酵的效果好。当条件为:黄姜纤维素渣25 g,加入脲0.53 g,KH2PO40.05 g,K2HPO40.05 g,Mg-SO40.05 g,NaCl 0.05 g,CaCl20.01 g,接种量为14%,温度30℃,固液比2∶1,发酵产物的蛋白质量分数可达到13.98%。     

生物絮凝剂产生菌群发酵特性及动力学

从土壤中分离、筛选得到2株具有协同发酵的微生物絮凝剂产生菌。通过单因素实验考察了碳源、氮源、不同C/N等多种发酵条件对复合菌株产絮的影响,并对复合菌株的生长动力学进行了研究。当碳源为蔗糖、氮源为草酸铵、C/N为30∶1,pH=7.0、在30℃,160 r/min的摇床速度下培养24 h,其发酵液对4 g/L的高岭土的悬浊液的絮凝率达到99.3%。根据Logistic方程,得到复合型生物絮凝剂产生菌群的生长动力学模型与实验数据能较好地拟合,基本反映了复合菌群生长的动力学特征。     

组合菌株固态发酵鱼粉废液和豆粕工艺研究

鱼粉废液中富含蛋白、多肽等多种成分,豆粕是一种优质的植物蛋白源。为了实现蛋白资源的回收和高效利用,对鱼粉废液和豆粕混合物进行微生物固态发酵的工艺研究。实验以可溶性多肽和胰蛋白酶抑制因子(TI)含量作为检测指标,确定了最优发酵条件,即纳豆芽孢杆菌和植物乳酸杆菌复合配比2∶1,接种量6%,豆粕与鱼粉废液浓缩液比(w/v)1∶0.8,起始温度35℃,发酵时间48 h。该条件下发酵产物中的可溶性多肽含量增至22.64%,TI降至1.38 mg/g,益生菌数量达11.6×109CFU/g。通过对比发酵原料和终产物,表明鱼粉废液和豆粕经微生物复合发酵后,品质得到明显改善。     

甘蔗渣为缓释碳源负载SRB处理模拟矿山淋滤水

以甘蔗渣为缓释碳源及载体,负载硫酸盐还原菌(SRB)处理含低浓度Cu2+离子的模拟矿山淋滤水,研究了缓释碳源、pH、ORP、SO42-、COD等对矿山淋滤水中Cu2+去除效果的影响,并探讨了处理过程中铜元素的形态及归趋模式。结果表明:在处理过程中pH呈现缓慢升高趋势,ORP全部降至-100 mV以下;硫酸根还原率可达92.4%;甘蔗渣作为缓释碳源释放稳定,COD可稳定保持200~300 mg/L之间;负载在甘蔗渣载体上的菌群可耐受高浓度Cu2+的毒性抑制,并利用缓释碳源甘蔗渣释放出的小分子物质将硫酸根持续还原;至实验期结束,20 mg/L的Cu2+浓度降至0.5 mg/L以下,较高浓度的Cu2+拟通过多级反应器串联进行逐级去除;SO42-和Cu2+的反应速率比表明,SRB每还原约15 mg SO42-,就有1 mg Cu2+得到去除;Cu2+主要是以硫化物的形式得以去除。     

三七渣固态发酵生产康宁木霉生防菌

考察了发酵时间、接种量、装料量、温度、光照条件对三七渣固态发酵生产康宁木霉生防菌的影响,并采用正交实验优化了发酵工艺条件。研究结果表明,将三七渣转化为环境友好的康宁木霉生防菌是可行的。发酵过程受工艺条件的影响较大,发酵时间、接种量、装料量3个因素的交互作用极显著(p 交互作用> 装料量> 接种量。优化的发酵工艺条件为:发酵温度30℃、无光照、接种量15%、装料量7.5 g、发酵时间6 d,在此条件下,康宁木霉的产孢量可以达到16.75×109 cfu/g。     

汽爆秸秆高温固态发酵沼气的研究

沼气液态深层发酵及秸秆的物理、化学和生物预处理方式存在效率低、污染重等问题。为了解决这些问题,对蒸汽爆破预处理方式以及固态发酵在玉米秸秆沼气化中的应用进行了研究。秸秆经过蒸汽爆破预处理后,在50℃的高温条件下进行固态发酵沼气,甲烷产量达到138.2 mL/g TS。通过单因素实验优化,确定最佳发酵条件为：固液比1∶7,初始pH值7.5,接种量35%,NH₄HCO₃添加量0.04 g/g干汽爆秸秆,纤维素酶用量30 IU/g干汽爆秸秆,发酵温度50℃。在上述实验条件下,汽爆秸秆的甲烷产量提高至153.0 mL/g TS,是未汽爆秸秆的2.9倍。发酵后秸秆纤维素和半纤维素的降解率分别为59.86%和67.22%。因此,蒸汽爆破预处理有助于提高秸秆的产气量和降解率。高温固态发酵不仅可以缩短发酵延迟期,提高产气效率,而且发酵结束后不会产生大量废液,对环境友好。     

嗜麦芽寡养单胞菌DHHJ固态发酵羽毛工艺的研究

为了将微生物处理羽毛工艺产业化,利用课题组筛选得到的嗜麦芽寡养单胞菌,在液态发酵羽毛工艺的基础上进行固态发酵工艺的研究。通过发酵条件和培养基成分的优化,确定了嗜麦芽寡养单胞菌固态发酵羽毛的工艺为:初始pH为7.5,培养温度为35℃,培养时间为4 d,培养基组成是麸皮和干酪素,固液比是1∶1.5,照此工艺发酵,发酵液中蛋白质含量为23.78 mg/mL,角蛋白酶活为20.46 U/mL,菌株的产酶能力及降解羽毛能力显著高于液态发酵条件。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水（ACMD）污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌（SRB）和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·（m2·d）-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO42-和Mn2+去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L-1,总铁元素TFe释放量4.03 mg·L-1,出水pH 6.94。提高污染物SO42-和Mn2+浓度到（2 657±96）mg·L-1和（13.33±1.75）mg·L-1,SO42-和Mn2+去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L-1,总铁元素TFe释放量2.69 mg·L-1,出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

发酵产氢的动力学模型

发酵产氢已经建立和应用了一些动力学模型.对描述批次发酵产氢过程的动力学模型,描述各种因子对其影响的动力学模型,以及探讨基质降解速率、产氢细菌(HPB)生长速率和产物形成速率关系的动力学模型进行了综述分析.分析表明,改进的Gompertz模型被广泛用于描述批次发酵产氢过程;Monod模型则广泛应用于描述基质浓度对基质降解...     

pH、温度及初始铊浓度对硫酸盐还原菌脱铊的影响

环境因素对硫酸盐还原菌除铊效果具有较大的影响。在对上流式厌氧污泥床污泥中分离纯化得到的硫酸盐还原菌进行初步鉴定的基础上,探讨pH、温度以及初始铊浓度对硫酸盐还原菌除铊效果的影响。实验结果表明,3株耐铊硫酸盐还原菌生长的反应适宜pH为6.0,该pH环境下3个菌株的铊去除率分别为96.71%、97%和96.23%;最适温度在28~32℃范围内,此条件下3株菌株对铊的去除率分别高达93.11%、91.84%和92.83%;初始低浓度铊对菌株除铊效果影响较小,3株菌株除铊率均达到99.4%以上。对反应过程中的pH、温度以及初始铊浓度进行调节,对于改善硫酸盐还原菌去除铊污染效果具有重要意义。     

高盐条件下活性艳红K-2BP的生物脱色动力学模型研究

在高盐条件下,通过耐盐菌群对偶氮染料K-2BP废水厌氧降解动力学实验,模拟得出偶氮染料K-2BP和盐浓度对生物降解双重影响动力学模型.其抑制常数KIS和KT值分别为(329.5±175.8)mg/L和(39.7±27.1)g/L,并通过动力学模型预测的数据和实验数据对比,耐盐菌可用动力学模型描述其在高盐条件下对染料的降解.     

Citrobacter sp.strain Y1S抑制煤矸石产酸及重金属释放的研究

从长期受煤矸石酸性废水污染的底泥中分离筛选出一株非传统硫酸盐还原菌Citrobacter sp. strain YS1(以下简称YS1),考察了菌株YS1对煤矸石产酸及重金属释放的抑制效应。结果表明,菌株YS1能有效抑制煤矸石产酸及重金属释放,加菌(SM)组煤矸石浸出液中Mn、Zn、Cu、Ni、Cd、Fe的浓度比空白对照(CK)组分别降低30.91%、42.12%、51.50%、56.25%、45.45%、34.02%。加菌+碳源(SMR)组的抑制效果更优,煤矸石浸出液中Zn、Cu、Cd均低于仪器检出限,Mn、Ni、Fe浓度相比CK组分别降低99.78%、98.75%、99.95%。SMR组的抑酸效果也更明显,可将煤矸石浸出液pH从5.45提升至7.88。菌株YS1可将SO■还原为S^2-,并与重金属离子生成固体硫化物覆盖在煤矸石表面,减缓煤矸石中黄铁矿氧化。YS1表面的多糖、蛋白以及脂质中的羟基、氨基等基团均可能参与了对重金属离子的络合作用。     

纤维素酶产生菌的选育及发酵条件优化

通过紫外线和化学诱变方法对一株纤维素酶产生菌——绿色木霉T2进行了菌株选育,提高了产酶能力,变异株T211的CMCase和FPA分别达到19.17 IU/mL和1.94 IU/mL。进一步对其发酵条件进行研究,优化了培养基和培养条件。优化的培养基为：微晶纤维素10 g/L,麸皮10 g/L,蛋白胨0.4 g/L,尿素0.4 g/L,硫酸铵2.0 g/L,吐温-80 2.0 mL/L,其他同Mandel’s营养盐液;培养条件包括温度、摇瓶装量、转速和接种量分别为：27～28℃、50 mL/250 mL、180 r/min和4%～6%。在上述条件下,CMCase达到25 IU/mL,FPA达到2.5 IU/mL。     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明：采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)⁻¹上升至338.7 mg·(L·h)⁻¹;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性

以S2-的氧化率为主要考察指标,对从北京黑臭水体东沙河筛选获得的3株高效S2-氧化土著微生物sp1(Citrobacter sp.)、sp2(Ochrobactrum sp.)和sp3(Stenotrophomonas sp.)进行复配,获得硫氧化复合菌(sulphur oxidizing composite microorganisms, SOCM),比较单株菌sp1、sp2和sp3和SOCM对S2-的氧化效果。结果表明,SOCM对S2-的氧化能力明显优于单菌株。SOCM在复配比例为1∶1∶1,温度为25 ℃,初始pH为7时对北京市东沙河黑臭水样中S2-的氧化效果最好,氧化率最高达到76.7%;同时,色度、COD、NH3-N和TP的去除率可分别达到83.3%、69.2%、77.9%和68.2%。此外,建立了SOCM氧化S2-的动力学方程。当SOCM初始菌浓度从0.01 g·L-1逐渐提高到10 g·L-1时,底物比氧化速率常数Km随之减小,S2-平均氧化速率提高。但是,当SOCM初始菌浓度从10 g·L-1逐渐提高到50 g·L-1时,S2-平均氧化速率不再随着初始菌浓度的升高而加快。最后,将SOCM接种于北京清河和景观沟渠黑臭水样中,其对S2-氧化率分别达到67.0%和64.1%;同时,色度亦分别下降了83.3%和79.2%。研究为黑臭水体的微生物法治理提供了参考。