厌氧发酵生物制氢微生物及工艺开发的研究进展

厌氧发酵生物制氢在国内外受到了普遍关注,如何确保稳定、持续、高效的产氢率成为生物制氢研究的关键问题所在.本文在查阅国内外大量文献的基础上,重点介绍了产氢发酵微生物、产氢菌种的构建、产氢反应器及厌氧发酵产氢工艺的最新研究状况.同时,就两相循环高温氢/甲烷发酵工艺的进一步发展前景提出了建议.     

嗜热真菌的生物转化功能与经济价值

嗜热真菌是经济微生物中极为重要的一个类群,许多兼性嗜热真菌可在常温和一般高温条件下生存,它们在有机物质的生物转化和物质循环中起着重要的作用。对嗜热真菌在蘑菇培养料的制备、废物的堆肥化处理、酒曲制作等几种常见生产过程中的生物转化作用和机理进行分析,探讨嗜热真菌在人类生产活动中的作用及经济价值。     

自热式高温好氧消化工艺的氧化还原电位研究

采用自热式高温好氧消化(ATAD)中试工艺系统,通过间歇式运行,改变进泥初始ρ(VSS)和曝气强度,考察了系统中氧化还原电位(ORP)的变化情况.对进泥初始ρ(VSS)为45.4和34.2 g/L的曝气强度恒定在1.0 m3/h,搅拌转速为95r/min,停留时间为25 d;初始ρ(VSS)为40.7 g/L污泥的曝气强度在0.4～1.0 m3/h间由大到小进行调节,搅拌转速为95 r/min,停留时间为44 d.结果表明,初始ρ(VSS)与曝气强度对ORP有影响,当曝气强度充足时,ORP呈先下降再回升趋势,最终ORP能达到0 mV以上.对于pH的变化,初始ρ(VSS)为45.4和34.2 g/L的污泥规律相似,均呈先上升后下降趋势,初始ρ(VSS)为34.2 g/L的污泥pH从开始的6.01上升到8.11,然后下降到5.60～6.03.但初始ρ(VSS)为40.7 g/L的污泥pH的变化规律有所不同,pH一直呈上升趋势,从开始的7.33到最终的9.16.表明由于溶胞作用,系统中ρ(总氮),ρ(氨氮),ρ(总磷)较高,pH上升,若曝气强度充足,pH随后下降,ORP回升;若曝气强度较低,pH则一直呈上升趋势,ORP则处于较低值.因此ORP与进泥初始ρ(VSS),曝气强度,反应温度,ρ(氨氮)和pH等因素有关.从ORP的测试结果看,ATAD系统处于厌氧到微好氧之间的状态.      

高温条件下EGSB处理酒精废水的流态及基质产沼气转化

通过流态实验,分析了EGSB反应器在高温条件下处理酒精废水的流态特征,考察了EGSB产沼气转化和基质降解能力。结果表明,EGSB的死区容积仅为4.47%,CSTR的串联数N为2.42,离散数D为0.286,反应器流态趋近于完全混合式。反应器运行第3~66天和第202~275天2个时间段标准状态下的沼气转化率分别为0.213 m3/kg COD和0.315 m3/kg COD,均低于理论沼气转化率。生物降解动力学分析表明,EGSB在高温条件下对基质的降解能力较强。     

生物滴滤器处理高温甲苯废气的探讨

以甲苯为目标污染物,设计可控温的双塔生物滴滤器为净化装置,考察了高温条件下挥发性有机物的生物处理性能,镜检确定了高温条件下降解甲苯的优势菌种。结果表明:(1)液相驯化菌种对气相甲苯适应性较差,挂膜120～140h可形成稳定的生物膜;(2)随甲苯废气温度升高,甲苯去除效率下降,40℃效率最高,60℃仍有一定的去除能力;(3)短杆菌和球形菌为降解甲苯的优势菌种,球形菌是高温优势菌;(4)温度高于40℃时降解产物中检测到有机中间产物。     

3株高温蛋白酶产生菌的分离与鉴定

从云南温泉的污泥样品中分离到3株产蛋白酶的高温菌SB11、SB31和SC5,通过其形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列比对分析等,初步鉴定这3株菌都属于土芽孢杆菌属(Geobacillus),其最适生长温度为60℃,最适pH为6.三者的蛋白酶活力分别可达35.6、26.1和26.6UmL-1,最适酶反应温度都在70℃以上,其中菌株SB31的蛋白酶其最适酶反应温度高达80℃,远高于一般动植物来源的蛋白酶.图4表1参11     

污泥自热式高温好氧消化技术研究进展

污泥自热式高温好氧消化(ATAD)具有反应速率快,停留时间短,病原微生物灭活效果好等优点,特别适合于小规模污水处理厂污泥的处理,在北美和欧洲已有较多的应用实例.系统总结了ATAD系统各方面的研究进展,包括AT-AD系统中微生物的种类与特性,ATAD污泥处理过程中微生物细胞、有机碳以及氮磷的转化规律,ATAD反应器运行控制参数,以及改善ATAD处理后污泥脱水性能的方法,并介绍了基于ATAD技术的新型污水及污泥处理工艺研究开发现状.     

不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

In vitro degradation of the herbicide atrazine by soil and wood decay fungi controlled through Elisa technique

The interaction between atrazine, a triazine herbicide, and a series of decay fungi was characterized in terms of biodegradation of the herbicide and its influence on fungal growth. The following fungi were studied: thermophilic cellulolytic (Penicillium sp. 13) and noncellulolytic (Humicola lanuginosa sp. 5 and 12) strains isolated from self‐heated plant composts, mesophilic diphenol oxidase producing strain Mycelia sterilia INBI 2–26, white‐rot fungi Cerrena maxima, Coriolopsis fulvocinerea and Coriolus hirsutus. Competitive enzyme immunoassay was elaborated for detection of atrazine in cultural liquid. During agar plate cultivation the growth of Humicola sp. 5 was promoted by atrazine whereas the growth of Humicola sp. 12 and Penicillium sp. 13 was suppressed whereas M. sterilia INBI 2–26 was not affected by the herbicide. Neither atrazine‐accelerated nor atrazine‐depressed thermophilic strains decomposed atrazine during 21‐day cultivation according to ELISA data. In contrast, white‐rot fungi Coriolus hirsutus, Coriolopsis fuhocinerea and Cerrena maxima degraded nearly 50% of the herbicide in 5‐day submerged cultivation and 80–92% of the herbicide up to the 40th day. The soil strain M. sterilia INBI 2–26 decomposed 70% of atrazine in 17‐day cultivation. The degradation level depended of the time of atrazine introduction to the growing media. The relationships between the degree of atrazine decomposition and laccase and Mn‐peroxidase production were shown.     

一种嗜热细菌来源角质酶的分离纯化及酶学性质

通过跟踪发酵液中pNPB水解酶活性,对角质诱导的Thermobifida fusca 口发酵液进行分离纯化.采用活性炭脱色、硫铵沉淀、Phenyl HP疏水色谱、DEAE sephamse阴离子交换色谱等方法,分离纯化得到电泳纯PNPB水解酶.该酶水解角质可得到角质单体,是一种角质酶.SDS-PAGE电泳结果显示,角质酶表观分子量约为29×10~3.该酶的最适温度为60℃.在40℃和60℃下均具有良好的热稳定性.最适pH为8.0,pH稳定范围为6.0～9.0.该角质酶的生化性质适合在纺织工业中应用.图8表2参17