单室微生物燃料电池产电与脱氮除磷的研究

实验针对空气阴极型单室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC),研究其产电性能及对实验室模拟废水中有机物、氮和磷元素的去除效果.结果表明,在外电阻为1000Ω的情况下,该电池最大输出电压可达371 m V,最大输出功率密度可达301.6 m W·m~(-2),最大电流密度可达2.4 A·m~(-2),内阻为200Ω.当入水氨氮浓度为4 mmol·L~(-1)时,该电池的产电效果最好,对污染物的去除效果也较好.研究还发现,电池最佳运行周期为72 h,阳极室出水最佳曝气时间为6 h,阳极室出水COD、TN和TP的降解率分别为93.3%、19.7%和44.8%.将阳极液曝气处理后,相对于阳极室入水其TN和TP的总去除率分别可达79.6%和95.2%.另外,通过扫描电镜观察到MFC的阳极液中大多为球形菌,阴极电极表面有针状的结晶形成,经能谱测试为鸟粪石结晶.     

染料活性艳红X-3B的微生物脱色研究

实验研究了以葡萄糖为外加碳源、由酵母膏提供氮源时不同的影响条件下紫色非硫光合细菌的混合菌种对染料活性艳红X-3B的脱色效果。结果表明,随着葡萄糖浓度的增大,脱色率反而下降;酵母膏的浓度对脱色效果影响很大,它在脱色过程中起到氮平衡的作用;当葡萄糖和酵母膏的浓度分别为0.125%和0.3%时,X-3B的脱色效果最佳。所选实验条件下,染料浓度在500mg/L以下X-3B脱色效果很好,对菌种没有明显的抑制作用;染料浓度在500～1000mg/L之间变化时,虽然对菌种有抑制作用,染料最终仍能完全脱色。温度在30℃时,pH在3～10范围内染料均有较好的脱色效果。     

不同氮源对麦秆厌氧消化过程的影响

在中温[(35±1)℃]条件下,采用批式发酵方式,研究了不同氮源对麦秆厌氧消化过程的影响.结果表明,不添加氮源时,麦秆挥发性固体(VS)产气量为323.97mL/g,甲烷含量为64.38%;厌氧发酵后发酵液中各形态氮含量均大幅增加,发酵液中的氮以铵态氮和有机氮为主;发酵后的麦秆中木质素含量增加,纤维素结晶区受到一定程度的破坏.添加氮源提高了微生物的活性,产气速率大幅提高,VS产气量提高了35.37%~50.20%,但对甲烷含量的影响不大.除硝酸钾外,添加氮源的各处理发酵液中均以铵态氮为主,占总氮的70%以上,添加硝酸钾的处理最低,仅为54.60%,均远高于对照的38.49%.添加氮源及不同氮源对发酵液中硝态氮含量的影响不大;添加氮源促进了微生物对麦秆中纤维素和半纤维的破坏,但对纤维素结晶区的影响不大.在各种氮源中,以添加尿素的效果最好.     

不同氮源对海洋卡盾藻生长和硝酸还原酶活性的影响

在实验室条件下,研究了不同氮源对海洋卡顿藻(Chattonella marina)生长和藻细胞硝酸还原酶活性(NRA)的影响.结果表明,海洋卡盾藻可以有效利用无机氮源,如NH4Cl、NaNO3、NaNO2,对有机氮源如尿素、甘氨酸和1,4-丁二胺盐酸盐也有一定的利用能力,但不能有效利用丙氨酸.海洋卡顿藻的生长速率与营养盐的同化速率不一致,存在一定的滞后效应,最大比生长率可达到0.7 d-1.藻细胞硝酸还原酶活性在以NaNO3为氮源时,藻细胞酶活性(NRAmax)最大,为20.6 fmol/(min·cell).     

氮源及其添加模式对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响

氮源是微生物过量合成L-精氨酸的重要营养因子之一,不同氮源对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响研究结果表明,硫酸铵为合适的氮源.不同初始硫酸铵浓度对JDN28-75产L-精氨酸的影响研究结果表明,氮源浓度过高或不足,都会使最终L-精氨酸产量有所降低.低浓度的硫酸铵虽然有利于菌体生长,但对L-精氨酸的合成明显不利,同时糖酸转化率也较低;而高浓度的硫酸铵尽管不利于细胞的生长且造成发酵结束时残糖含量过高,却有利于细胞合成L-精氨酸且实际耗糖的糖酸转化率维持在一个较高的水平.初始硫酸铵浓度为60 g/L时,对JDN28-75菌体的生长有明显的抑制作用,最终发酵液中剩余的硫酸铵也较多(大于30 g/L),但高浓度的硫酸铵是L-精氨酸合成所必需的.在上述研究结果的基础上,确定了初始硫酸铵浓度为20 g/L条件下的补氮策略,比较了4种不同的硫酸铵补加模式对产L-精氨酸的影响,结果表明,在总的硫酸铵浓度相同的情况下,采取分批、低浓度添加氮源的方式既可以有效解除发酵前期高浓度硫酸铵对菌体生长的抑制作用,又可以有效维持发酵中后期体系中菌体合成L-精氨酸所需的较高比例的氮源.最后,在5 L全自动发酵罐中采用20 g/L的初始硫酸铵浓度,连续流加25%的氨水来控制发酵体系pH及补加氮源,L-精氨酸的产量可以达到31.7 g/L,较对照组的产酸量(26.0 g/L)提高了21.9%.图4表2参11     

不同氮源对常中温条件下麦秆厌氧发酵的影响

通过自行设计的厌氧发酵装置,研究不同氮源对常温（20℃）和中温（35℃）条件下麦秆厌氧发酵的影响。结果表明,在常温和中温条件下进行麦秆沼气厌氧发酵时,适量添加外部氮源可加快产气速率,增加产气量,缩短产气停滞时间,其中添加牛粪效果最好,分别在182 d和84 d时发酵完全,总累积产气3 486.80 mL和4 210.70 mL,干物质累积产气量为217.93 mL/g和263.17 mL/g,且在实验期间未出现产气停滞。添加尿素处理次之,分别在累积产气215.70 mL和238.00 mL时进入61 d和20 d的产气停滞期,在196 d和143 d时发酵完全,在实验结束时,累积产气2 784.20 mL和3 454.00 mL,干物质累积产气量为174.01 mL/g和215.88 mL/g。可见,在以秸秆为原料的沼气发酵过程中,可通过添加适量的外部氮源和提高发酵温度来提高沼气产量,而且在条件允许的情况下,应尽量添加畜禽粪便等有机氮源。     

净化烹饪油污微生物菌种的选育

利用正交试验方法优化了净化烹饪油污菌种选育的环境和营养条件，即：油：20mL、NaNO3（2g/L)：4mL、KH2PO4(0．5g/L)：3mL、微量元素溶液(CuS04-5H200．03g/L，ZnSO4-7H2O0．1g/L，MnCl2-4H2O0．05g／L)：1mL和温度37℃；而且得出氮源是影响菌体增长的最重要因素，温度是影响微生物降解的重要因素，而微量元素和磷源对菌种培育结果影响较小。在此优化条件下选育出了合适降解烹饪油污的c种子菌液，其每天可降解油22mg，L以上，并鉴定出主要的微生物是嗜水性气单孢菌(Aeromonas hydrophila 4AK4)、黄丝藻属(Tribonema)和多甲藻属(Peridinium)等菌体；分析了选育过程活性微生物、目标污染物和微生物的代谢产物三者之间的关系，发现所选微生物能利用油类物质作为碳源进行生长代谢。     

C/N及氮源形式对潜流式人工湿地脱氮效果的影响

研究了C/N及氮源形式对潜流式人工湿地脱氮效果的影响.结果表明,当潜流式人工湿地进水C/N由2.0增大到6.0时,总氮的去除效率由45%提高到70%;而当进水C/N由6.0增大到14.0时,总氮的去除效率仅由70%提高到85%,提高的幅度相对较小.潜流式人工湿地对总氮的去除效率随NH 4 -N/TN的增加而降低,随着NO-3 -N/TN的增加而提高.     

不同氮源对2种微藻生长及总脂含量的影响

采用一次培养的方式研究硝态氮（NaNO3）、氨态氮（NH4Cl）、有机氮（尿素）及硝铵混合氮（NH4NO3）（氮浓度17.6 mmol.L-1）对新分离的两株热带淡水微藻——网状空星藻Coelastrum reticulatum及栅藻Scenedesums sp.生长情况及总脂含量的影响。结果表明,2株微藻在不同氮源影响下生长状况不同,并且造成最终的干质量、总脂含量也有较为明显的差异。2种藻添加NaNO3和NH4Cl情况下分别获得了最高的生物量（（0.72±0.08）g.L-1和（0.80±0.03）g.L-1）和最高总脂含量（（38.35±1.32）%和（30.24±3.13）%）。最终二者在添加NaNO3的情况下单位体积总脂产量最高,分别为199.26 mg.L-1和190.76 mg.L-1,均可作为生物柴油的良好来源。     

絮凝剂产生菌GA1 的营养优化及发酵动力学

 应用动力学方程考察了初始底物浓度对絮凝剂产生菌GA1 的生长及絮凝剂产率的影响.结果表明,GA1 对碳源、氮源的最大特征生长速率分别为0.099, 0.095h^-1,半饱和常数分别为1.503,0.315,说明GA1 对氮源比碳源更具亲和性. 当碳源或氮源为单一限制性底物,其碳源和氮源浓度分别为1~48 g /L 与0.1~4.0 g /L 时,GA1 特征生长速率和最大生长量随底物浓度增加而增大,.蔗糖浓度为40 g/L 时,絮凝剂的产率达到0.306g/g 蔗糖.理论上GA1 的最大细胞对蔗糖得率(Y ^*X / S )为0.381g/g ,菌体生长维持系数(m)为0.0311g/(g·h) ,说明絮凝剂产生菌GA1 具备工业化生产的潜力.