生物膜填料床内废气净化的理论模型

介绍了废气生物净化技术的基本原理，并对废气生物净化技术中的生物过滤法和生物滴滤法的理论模型研究进展进行了综述，探讨了理有理论模型存在的主要问题。     

光生物反应器内CO2传输与微藻固碳性能强化

CO₂气体可为微藻光合作用提供必需的碳源,CO₂在藻液中的混合、溶解及传输特性显著影响了微藻的生长固碳.在微藻光生物反应器中,气泡在藻液中的生长、脱离、聚并、上升等动力学行为主要由气体分布器决定.本文以气体分布器为研究对象,研究在不同孔径及孔间距下对15%（V/V）CO₂气体在悬浮液中的气泡行为、CO₂溶解与混合特性以及对微藻生长固碳的影响.结果表明：气泡上升速度随气体分布器孔径及孔间距的减小而减小,导致CO₂气泡在藻液中停留时间增加,强化了CO₂溶解传输,CO₂体积传质系数提高了143%,混合时间降低了24%,最终使微藻生物质浓度提高18.8%,固碳速率提高23.2%.     

产氢光合细菌的分离鉴定及高产氢菌株的筛选

利用特殊培养基从光照充裕、有机质含量高的污水沟、稻田淤泥中富集培养得到光合细菌优势菌种,采用梯度稀释法,通过双层固体平板进行分离和纯化,得到4株具有产氢性能的光合细菌菌株,按照<伯杰细菌鉴定手册>(第8版)关于光合细菌分类的方法进行生理生化特征鉴定,进行了16S rDNA的基因序列分析,并与NCBI上标准菌株基因序列进行比对,确定CQU-z、GLS-Z、CQK-Z、CJK-C的16S rDNA碱基长度分别为1 368 bp、1 453 bp、1 369 bp、1 432 bp,结果表明,这4株光合细菌菌株分别属于Rhodopseudomonas palustris和R.gelatinosa.同时通过光生物反应器进行产氢性能研究,表明光照条件为590 nm、6 000 lx时,菌种CQK-Z在连续62 h培养中总产氢量最高,为12.04mmol,相应的光化学效率和最大产氢速率分别为33.45%、1.84mmol L-1h-1.     

膜生物反应器处理甲苯废气的挂膜实验

采用假单胞菌在硅橡胶复合膜生物反应器上进行甲苯废气降解的挂膜启动实验,研究膜生物反应器挂膜启动特性,对挂膜启动过程中循环液吸光度、压力损失、甲苯降解效率和生物膜干重的变化进行考察,并观察挂膜稳定后的生物膜形态.结果表明:挂膜过程主要由生物膜成膜期(0~5 d)、生长期(6~10 d)、稳定期(11~14 d)3个阶段组成.循环液吸光度、反应器内液相压力损失、甲苯降解效率和生物膜干重等参数在成膜期都快速增加;进入膜生长期,循环液吸光度略微下降,而生物膜干重、压力损失和甲苯降解效率都继续增大;在稳定期各参数均趋于相对稳定,稳定后循环液吸光度维持在0.75左右,液相压力损失达到了180 Pa,甲苯降解效率维持在78%以上,生物膜干重为2.25 mg/cm2.试验表明,对循环液吸光度、液相压力损失、甲苯降解效率和生物膜干重等参数的综合分析,可作为膜生物反应器挂膜启动进程的判据.图9参15     

类球红细菌利用混合底物光合产氢特性研究

研究了类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)利用有机酸和糖类作为混合底物的光合产氢特性。初步研究了6种有机酸和3种糖类的产氢活性,并选用具有最大底物转化效率的琥珀酸钠和最大平均产氢速率的葡萄糖混合进行光合产氢,对底物利用和pH变化对产氢影响进行了探索。结果表明,类球红细菌利用混合底物可提高平均产氢速率、底物转化效率和底物利用率,琥珀酸钠和葡萄糖按15/15(mmol/L)混合最大平均产氢速率达19.1mL/(L·h),底物转化效率和底物利用率分别提高了35.3%和13.3%。混合底物利用中的pH值调节和底物利用率提高是有利于类球红细菌的氢气产生提高的重要因素。     

生物滴滤床降解有机废气净化效率的理论模型

将生物膜滴滤塔内的多孔填料简化为壁面覆盖有生物膜的平行平板通道,建立了一个净化低浓度有机废气的理论模型.该模型首先运用两相流理论获得了通道内液膜厚度,然后通过污染物在气相、液相的质量组分方程,结合生物膜内的传质与不考虑氧限制的生化反应动力学方程,获得了污染物在液相和生物膜中浓度分布的近似分析解,最终得到污染物在气相中沿塔高的浓度分布及废气净化效率.模型的理论预测值与生物膜滴滤塔净化低浓度甲苯废气的实验结果基本吻合.     

生物滴滤床废气净化技术及应用

生物滴滤床是一种高效的废气净化装置 ,但其运行受诸多因素影响 ,采用传统的传质理论和传统的生物膜理论进行描述 ,难以取得满意结果 ,因此应从多方面来理解生物滴滤床的设计和运行 ,以开发高效的反应器和合理的运行处理系统。在分析中 ,综述了生物滴滤床净化有机废气的原理及运行中的多种影响因素 ,阐述了生物滴滤床的研究现状及相关应用。     

沼泽红假单胞菌高效产氢hupL缺失突变株的构建

利用湖底淤泥分离的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQU01作为出发菌株,构建吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株,以提高光合细菌菌株的产氢效率.以PCR扩增的hupL两侧hupS 和 hupC基因为同源重组双交换臂,连入pMD18-T载体;再将hupS, hupC 和Kmr基因与经SalⅠ和HindⅢ双酶切的pSUP202,构建靶向自杀载体pBPZ.经接合转移转化R. palustris CQU01菌株,成功获得沼泽红假单胞菌吸氢酶活性缺失突变株R. palustris CQU012.测定突变株的吸氢酶活性及生长和产氢特性,结果表明,突变株的产氢量比野生菌株提高了约50%,而生长特性与野生菌株没有显著差异.R. palustris CQU012 吸氢酶缺失突变株可望为工业废水的生物治理提供高效产氢工程菌株.     

藻细胞在固体表面附着特性的初步研究

针对平板式光生物反应器,以补充有碳源的SE(Brostol's solution)培养基作为普通小球藻生长的水环境,研究了载体表面粗糙度、藻细胞接种量、培养液pH值和液体流量对小球藻细胞在固体基质表面吸附特性的影响.结果表明:藻细胞在各载体表面的吸附密度均随时间进行呈现先快速增大再逐渐趋于平缓的变化趋势;在实验条件下,随载体表面粗糙度和藻液中藻细胞接种量增大,载体表面对小球藻细胞的吸附率均增大,吸附密度也增大;当藻液pH值为6左右时,小球藻在载体表面的吸附密度达到最大;液体流量为0.65 mL·min-1时,载体表面对小球藻细胞的吸附能力最强.各参数对藻细胞吸附密度影响的重要程度依次为藻细胞接种量、培养基pH值、液体流量.     

光合细菌生物制氢反应器研究进展

光合细菌生物制氢技术,是将太阳能利用和环境治理结合起来的可再生能源生产技术,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益.光合细菌制氢反应器研究是将该技术引向产业化的关键步骤.本文列举了目前光合细菌制氢研究中典型的反应器型式,分析了各自的优缺点;总结了反应器高效产氢所必需保证的运行操作条件,如光照强度、温度、pH值等,指出了目前研究中存在的不足;给出了规模化光合细菌生物制氢时需要用到的反应器性能评价指标.并针对目前反应器的研究现状,提出了后续研究应当遵循的方向.