热纤维梭菌不同菌株的纤维素降解和酒精生产能力

以高温厌氧细菌热纤维梭菌(Clostridium thermocellum LQRI和VPI菌株)和嗜热厌氧乙醇菌(Thermoanaerobacterethanolicus X514和39E菌株)为对象,以不同浓度纤维素为底物,分析了热纤维梭菌不同菌株的纤维素降解和酒精生产能力.结果表明,在热纤维梭菌纯培养体系中,LQRI对纤维素的降解能力明显高于VPI,前者约为后者的1.2倍,但两者的酒精生产能力没有显著差异,LQRI在1%纤维素条件下酒精终浓度约为12 mmol/L,VPI约为10 mmol/L.随着底物纤维素浓度的增加(1%、2%、5%),两者对纤维素降解和酒精生产能力均呈明显下降趋势.在热纤维梭菌和嗜热厌氧乙醇菌混合培养体系中,LQRI对纤维素的降解能力明显高于VPI,前者约为后者的1.28～1.58倍.随着底物浓度的增加,两者的纤维素降解率均逐渐下降,但热纤维梭菌对纤维素降解的绝对数值还受到其它混合培养菌种的影响.此外,LQRI+Thermoanaerobacter混合培养体系的酒精生产能力明显高于VPI+Thermoanaerobacter,前者约为后者的1.27～1.77倍.随着底物浓度的增加,混合培养体系酒精生产能力没有明显下降趋势.     

城市初级污泥的嗜热厌氧消化研究

实验通过运行连续搅拌反应器(CSTR),对城市初级污泥的两步嗜热厌氧消化进行了研究。研究结果表明,同一步嗜热厌氧工艺相比,两步嗜热厌氧工艺运行稳定,具有更高的有机物降解率、病原体的杀灭率,多产出的甲烷气体不仅可以弥补由于预处理而额外消耗的能量,而且还有净能量剩余。     

嗜热微生物在废水处理中的应用

利用嗜热微生物处理高温排放废水是一项很有前任的废水处理技术，文章对嗜热微生物好氧处理废水及厌氧处理废水的发展进程和研究现状做了综述，例举了嗜热微生物在废水处理中的应用，并论证了一定工艺条件下高温废水处理的可行性和优越性；最后对嗜热微生物在废水处理中的应用前景作了展望。     

高温厌氧细菌混合培养对纤维素酒精生产的提高作用

以高温厌氧细菌热纤维梭菌(Clostridium thermocellum LQRI)和嗜热厌氧乙醇菌(Thermoanaerobacter ethanolicus X514和Thermoanaerobacter pseudoethanolicus39E)为对象,以纤维素为微生物利用的底物,分析了LQRI纯培养和LQRI+Thermoanaerobacter混合培养对纤维素降解、酒精生产及终产物分布的影响.结果表明,LQRI+Thermoanaerobacter混合培养的酒精生产能力和纤维素降解率明显高于LQRI纯培养.在混合培养体系中,LQRI+X514的酒精生产能力明显高于LQRI+39E.培养基中无外源酵母粉条件下,LQRI纯培养酒精最高浓度约为11.5mmol/L,LQRI+X514和LQRI+39E混合培养最高酒精浓度分别约为71mmol/L和36.5mmol/L,相同的底物纤维素浓度条件LQRI+X514和LQRI+39E混合培养酒精浓度分别约为LQRI纯培养的5～11倍和3～5倍,纤维素降解率分别都约为LQRI纯培养的1.5～5.0倍;培养基中0.6%外源酵母粉存在条件下,LQRI纯培养酒精最高浓度约为12.9mmol/L,LQRI+X514和LQRI+39E混合培养最高酒精浓度分别约为263.5mmol/L和143.5mmol/L,相同的底物纤维素浓度条件LQRI+X514和LQRI+39E混合培养酒精浓度分别约为LQRI纯培养的8～22倍和8～12倍,纤维素降解率均约为LQRI纯培养的1.1倍.在5%Solka Floc为底物和0.6%外源酵母粉的条件下,LQRI+X514混合培养酒精浓度最高可达到263.5mmol/L,相当于1.2%(质量浓度)的酒精,LQRI+39E约为143mmol/L.     

嗜热溶胞菌对青霉素菌渣生物减量化试验研究

中国已经成为了世界上抗生素原料药生产的主要国家之一,青霉素菌渣产生量大、不易处理,而且是危险固体废物,为减少其对环境的危害,对其嗜热溶胞菌生物减量化进行了研究,考察了温度及嗜热溶胞菌液含量对其减量化效果的影响。实验结果表明:嗜热溶胞菌能有效提高菌渣胞内有机物的溶出,接种10%嗜热溶胞菌,在50、60和70℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:60℃条件下减量效果最好,SS去除率达到32.47%,SCOD由1 015 mg/L增长到1 714 mg/L,NH_4~+-N增量最高,达2.71 mg/L。接种0%、5%、10%、15%和20%嗜热溶胞菌在60℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:菌液含量为5%时,SS去除率较高,SCOD最大值达1 726 mg/L,加菌下的NH_4~+-N浓度要高于未加菌下的NH_4~+-N浓度。可见,在适宜的条件下,嗜热溶胞菌对青霉素菌渣具有减量化效果,且在60℃,菌液含量为5%时减量效果最佳。     

嗜热硫酸盐还原菌的分离及生长影响因素研究

从油田污水中分离得到一株嗜热硫酸盐还原菌,并研究了该菌株的形态生理特性,探讨了碳源、还原剂、pH和温度对该菌株的生长和硫酸盐还原能力影响。结果表明:该菌株为革兰氏阳性杆菌,最适合碳源为柠檬酸钠,在加入了硫代硫酸钠作为还原剂的培养基中生长较好,最适合生长pH为中性,最适生长温度为60℃。在最适条件下培养,2d后培养基变黑,菌株的生长在3d后达到最大值,硫化氢的生成在4d后达到最大值。     

红树林湿地污水消纳过程中厌氧氨氧化菌存在特征

厌氧氨氧化过程作为滨海生态系统氮去除的有效途径,对维持滨海生态系统氮元素收支平衡具有重要意义.本研究采用基于16S rRNA基因的荧光定量PCR(qPCR)技术,并结合环境因子,对红树林湿地中厌氧氨氧化菌基因丰度和相对丰度的存在特征进行考察.结果表明,在红树林湿地0～65 cm深度的沉积物中均检出厌氧氨氧化菌,随距排污口距离及深度的增加,本研究中厌氧氨氧化菌基因丰度和相对丰度未发现明显的分布规律.相关性分析表明,厌氧氨氧化菌基因丰度和相对丰度在红树林湿地沉积物中的空间分布与环境因子密切相关,厌氧氨氧化菌基因丰度与总氮(TN)、总有机碳(TOC)和总碳(TC)呈显著正相关,氨氮(NH~+_4-N)、亚硝氮(NO~-_2-N)、硝态氮(NO~-_3-N)和电导率(EC)是影响厌氧氨氧化菌基因丰度的重要因子;相对丰度与C∶P、N∶P比值呈显著正相关,C∶N比值、总碳(TC)和电导率(EC)是影响厌氧氨氧化菌基因相对丰度的重要因子.综上,针对厌氧氨氧化菌16S rRNA定量分析在一定程度上揭示了红树林湿地厌氧氨氧化菌基因丰度、相对丰度与环境因子的耦合关系.     

不同退化湿地中嗜冷甲烷古菌的变化规律研究

该试验通过厌氧分离、滚管纯化技术对同一时期不同退化程度湿地中的嗜冷甲烷古菌进行分离,采用血球计数法对嗜冷甲烷古菌计数,应用荧光显微镜观察其形态特征,并使用气相色谱法对其产甲烷量进行测定分析,依据试验结果分析嗜冷甲烷古菌与高寒湿地退化的联系。结果表明:随着湿地退化程度增加,嗜冷甲烷古菌的种类和数量都有增加,其产甲烷气体量亦有明显增加,对嗜冷甲烷古菌的特性研究可以在一定水平上指示湿地的退化程度。     

西湖底泥中的反硝化型甲烷厌氧氧化菌的分子生物学检测

反硝化型甲烷厌氧氧化反应(Denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)是一种最新发现的生物反应,该反应能够偶联反硝化和甲烷的厌氧氧化.催化DAMO反应的微生物是NC10门中一种被命名为“Candidatus Methylomirabilis oxyfera”的细菌.本研究采用基因克隆文库技术考察了西湖淡水底泥中DAMO微生物的分布与种群多样性状况.16S rRNA基因系统发育分析表明,西湖底泥中存在NC10门细菌,与已知的M.oxyfera的16S rRNA基因相似度为93％～98％.DAMO微生物功能基因(pmoA)的系统发育分析进一步证实了西湖底泥中分布有此类微生物,与已知的Moxyfera的pmoA基因相似度为86％ ～ 95％.实时定量PCR结果表明,西湖底泥中DAMO微生物的16S rRNA基因的拷贝数为2.15 ×105 copies·g-1(以干重计).     

厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用

本研究基于厌氧氨氧化菌的生理生化特点,探讨和分析了厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中应用的类型,最后阐述了该技术在污水处理领域应用的发展趋势,以期能够为该技术在我国污水处理的应用提供理论依据和支持。     

Nitrification characteristics of nitrobacteria immobilized in waterborne polyurethane in wastewater of corn-based ethanol fuel production

A technology to achieve stable and high ammonia nitrogen removal rates for corn distillery wastewater (ethanol fuel production) treatment has been designed. The characteristics of nitrifying bacteria entrapped in a waterborne polyurethane (WPU) gel carrier were evaluated after acclimation. In the acclimation period, nitrification rates of WPU-immobilized nitrobacteria were monitored and polymerase chain reaction (PCR) was also carried out to investigate the change in ammonium-oxidizing bacteria. The results showed that the pellet nitrification rates increased from 21 to 228 mg-N/(L-pellet. hr) and the quantity of the ammonia oxidation bacteria increased substantially during the acclimation. A continuous ammonia removal experiment with the anaerobic pond effluent of a distillery wastewater system was conducted with immobilized nitrifying bacteria for 30 days using an 80 L airlift reactor with pellets at a fill ratio of 15% (V/V). Under the conditions of 75 mg/L influent ammonia, hydraulic retention time (HRT) of 3.7--5.6 hr, and dissolved oxygen (DO) of 4 mg/L, the effluent ammonia concentration was lower than 10 mg/L and the ammonia removal efficiency was 90%. While the highest ammonia removal rate, 162 mg-N/(L-pellet.hr), was observed when the HRT was 1.3 hr.     

温度对好氧颗粒污泥处理纤维素乙醇废水脱氮效能的影响

采用SBR反应器,考察了温度对好氧颗粒污泥处理纤维素乙醇废水脱氮性能的影响.研究结果表明,当进水为纤维素乙醇废水原水时,稳定阶段不同温度(10、20、30℃)条件下体系对COD的去除率分别为10.2%、12.7%、13.7%;总无机氮的去除率分别为42.8%、53.6%、70.5%,温度的升高明显地提高了硝化菌的活性和生长速率,进而促进了脱氮效果.当进水为纤维素乙醇废水经IC工艺处理后的厌氧出水时,3个温度条件下系统对废水中有机物的去除效果无较大差异,去除率均低于15%,主要因为纤维素乙醇废水的厌氧处理出水中的有机物很难被微生物利用;而温度对脱氮效果影响较大,30℃下NH_4~+-N去除率达到60.9%,分别是10℃和20℃时的2.0和1.3倍,并且,随着温度的升高总无机氮的去除率增强,NO_3~--N的去除量增加.由于体系COD去除率低说明反硝化可利用的碳源不足,因此,系统内可能存在内碳源反硝化作用,而且内碳源反硝化作用也随着温度的升高而增强.通过氮平衡计算可知,3个温度条件下氮损失分别为37.6%、45.0%、53.6%,说明温度的升高不仅提高了硝化菌活性,还促进了内碳源反硝化,进而提高了对氮素的去除.     

餐饮废物制取燃料乙醇发酵条件研究

通过单因素试验选取试验因子,并根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理,在单因素试验基础上采用四因素三水平响应面分析法,以乙醇含量为响应值,对发酵条件进行优化.结果表明,发酵温度、发酵时间、初始pH和接种量与乙醇含量存在显著相关性.最佳发酵条件为发酵温度33.8℃、发酵时间101.5h、初始pH=4.6、接种量16.6%.通过实验室小试,在最优发酵条件下,乙醇含量可达到6.93%,乙醇发酵效果较好.还原糖利用率达到88.7%,每吨干物质原料可产192.8L乙醇.     

复合式厌氧折流板反应器作为制氢系统的乙醇型发酵调控研究

乙醇型发酵被认为是产氢发酵类型中的最佳选择.以赤糖废水为底物,进行了五格室、总有效容积为43.2 L的复合式厌氧折流板反应器作为制氢系统的乙醇型发酵调控研究.为期64 d、3个阶段的实验结果表明,以好氧活性污泥作为接种污泥,在水力停留时间为12 h、进水pH为5.0~7.0之间、温度为35℃±1℃的条件下,通过分阶段提高进水COD的方式,可使HABR系统在启动阶段培育出具有稳定产氢效能的乙醇型发酵菌群体系.由于废水进入每一个格室的状态不同,每个格室形成的微生物菌群结构不同,虽然也都形成了乙醇型发酵,但是产氢能力有所差异,第二格室产氢量最高.系统第二阶段,COD为6500 mg·L-1时,平均COD去除率为43.34%,平均产氢量为14.91 L·d-1,此阶段效果最佳.在第三阶段,COD过高,系统产氢量与COD去除率出现下降,但产氢系统并没有崩溃.系统可同时生产氢和乙醇,其能量值在第二阶段达到最高值,平均为3340.62 kJ·d-1.在不同的COD条件下,氢气与乙醇生产速率的线性关系为y(氢)=0.351x(乙醇)-0.181(R2=0.9767).     

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.     

螺旋鱼腥藻土嗅素的产生和分布规律

在12L玻璃瓶中,对富营养底泥培养条件下螺旋鱼腥藻生长时土嗅素的产生情况进行了研究.结果表明,随着螺旋鱼腥藻生物量增加,土嗅素产生量增大,最大浓度可达626ng/L,远超出人体可感知浓度(10ng/L).嗅味物质在螺旋鱼腥藻生物量出现最大值前76h达到最高浓度.生长过程中,土嗅素主要分布在螺旋鱼腥藻细胞内,占总含量的85%~95%,远高于胞外含量.培养初期底泥刚向水体中释放氮时,藻细胞更倾向利用类异戊二烯合成土嗅素,导致土嗅素与叶绿素含量比值增大;随着水体中的氮含量逐渐充足,土嗅素与叶绿素含量比值趋于稳定,维持在0.0015左右.因此,当野外水体的氮含量充分时,螺旋鱼腥藻土嗅素产生量的变化可通过叶绿素含量的变化得到反映.     

乙醇废水的超临界水氧化处理工艺研究

研究了以超临界水氧化法（SCWO）处理乙醇废水的工艺过程，实验表明，一氧化碳和二氧化碳分别是反应中间产物和最终，550℃，25MPa,停留时间大于15s时，SCWO能将乙醇完全氧化为二氧化碳，达到稳彻底处理的目的，随停留时间增大，湿度升高，乙醇的去除率增大，而压力和氧气浓度的变化对过程没有显著影响。     

汽油机燃用乙醇和汽油的混合燃料的试验研究

对摩托车汽油机进行了燃用乙醇 汽油混合燃料的试验,并与燃用汽油时的结果进行了对比分析.结果显示,汽油机燃用乙醇和汽油的混合燃料,当混合燃料中乙醇比例为10%和15%时,即使发动机的结构不变、燃油系统和点火系统不作任何调整的时候,发动机的全负荷输出不受影响,发动机的能耗率得到改善,HC和CO排放有所降低,但是NOx排放会有显著增加.     

Greenhouse gas balances of molasses based ethanol in Nepal

This paper evaluates life cycle greenhouse gas (GHG) balances in production and use of molasses-based ethanol (EtOH) in Nepal. The total life cycle emissions of EtOH is estimated at 432.5 kgCO_2eq m⁻³ ethanol (i.e. 20.4 gCO_2eq MJ⁻¹). Avoided emissions are 76.6% when conventional gasoline is replaced by molasses derived ethanol. A sensitivity analysis was performed to verify the impact of variations in material and energy flows, and allocation ratios in the GHG balances. Market prices of sugar and molasses, amount of nitrogen-fertilizers used in sugarcane production, and sugarcane yield per hectare turn out to be important parameters for the GHG balances estimation. Sales of the surplus electricity derived from bagasse could reduce emissions by replacing electricity produced in diesel power plants. Scenario analysis on two wastewater processes for treatment of effluents obtained from ethanol conversion has also been carried out. If wastewater generated from ethanol conversion unit is treated in pond stabilization (PS) treatment process, GHG emissions alarmingly increase to a level of 4032 kgCO_2eq m⁻³ ethanol. Results also show that the anaerobic digestion process (ADP) and biogas recovery without leakages can significantly avoid GHG emissions, and improve the overall emissions balance of EtOH in Nepal. At a 10% biogas leakage, life cycle emissions is 1038 kgCO_2eq m⁻³ ethanol which corresponds to 44% avoided emissions compared to gasoline. On the other hand, total emissions surpass the level of its counterpart (i.e. gasoline) when the leakage of biogas exceeds 23.4%.