底物浓度影响微生物燃料电池性能和生物生长的模拟研究

建立了含有悬浮微生物、电极上生物量、可溶性化学底物和中介体的微生物燃料电池(MFC)数学模型。通过底物降解、生物增长和电流产生过程的模拟,考察了生物量和底物随时间的变化规律,底物质量浓度对生物量、底物降解和电流的影响。结果表明,当溶液中初始微生物量很少时,随着MFC反应的进行,生物主要富集在电极上,溶液中生物生长缓慢;MFC中的生物生长经历延滞期、对数期和平稳期,底物分解经历缓慢、快速和消耗殆尽3个阶段。底物质量浓度小于等于250 mg/L时,生物延滞期时间、底物缓慢分解阶段时间、生物生长到达平稳时间、底物消耗殆尽的时间和电流到达最大值所需的时间随着底物质量浓度的增加而缩短。底物质量浓度大于250 mg/L时,生物延滞期时间、底物缓慢分解阶段时间、生物生长到达平稳时间、底物消耗殆尽的时间和电流到达最大值所需的时间随着底物质量浓度的增加而增加。     

生物接触氧化法处理污水的动力学分析

对生物接触氧化法处理污水进行动力学分析,通过一相说对生物接触氧化法反应器底物降解、微生物增长以及需氧量模式进行了推导.     

木薯渣高效降解复合菌系RXS的氮源优化

传统培养木薯渣降解复合菌系的蛋白胨纤维素(PCS)培养基成本较高,其主要成本来源于氮源——蛋白胨和酵母粉,限制了复合菌系的规模化应用.为解决此问题,从对木薯渣降解复合菌系RXS生长、产酶及底物降解的影响3个方面比较了胰蛋白胨/酵母粉及8种廉价氮源.结果表明,比较适宜的廉价氮源为鱼粉和玉米浆.接着探究了二者的复配比例对RXS的影响,并获得一种廉价培养基.考虑到为调节pH值和促进产酶添加的试剂对甲烷菌的毒害作用,以高温厌氧消化出水作为配料水以调节pH值,并比较了RXS在廉价培养基和PCS培养基上对木薯渣的降解效果.最终所得廉价培养基组成为木薯渣10 g/L、滤纸5 g/L、鱼粉4 g/L、玉米浆3.5 g/L,高温厌氧消化出水作为配料水.经成本核算,廉价培养基的成本仅为PCS培养基的1/6.并且复合菌系在廉价培养基上对木薯渣的降解率较PCS培养基提高了约37％.就工业化生产而言,该培养基不仅显示了对木质纤维素物质较好的降解效果,还节约了成本和减少了水的用量.     

底物初始浓度对光合细菌产氢动力学特性的影响

实验研究了底物初始浓度对光合细菌产氢动力学特性的影响,并对光合细菌产氢得率和初始底物转化为氢气得率进行比较,分析底物初始浓度对光合细菌产氢代谢的影响,实验发现底物初始浓度为120 mmol/L时最适合光合细菌的产氢代谢,底物初始浓度达到140 mmol/L时,光合细菌主要进行生物量合成和产酸代谢,得到各浓度梯度下的最大生物量,但对产氢代谢产生抑制作用,表明最大生物量与最大的产氢能力之间不成正比关系及光合细菌产生CO2机制与产氢机制不同;光合细菌最大比产氢活性表现在对数生长期,最大生物量出现在稳定期。实验证明,光合细菌对数生长期受底物浓度影响大,底物浓度低,最大生物量所对应的时间相对较早,底物浓度增大,最大生物量所对应的时间相对延后。     

有机底物对活性污泥胞外聚合物的影响

研究了城市污水中常见的具有不同特性的有机底物(蛋白胨、葡萄糖、乙酸钠,以及乙酸钠和葡萄糖的混合物)分别在四个相同的反应器中所培养的活性污泥胞外聚合物的量和组成．结果表明：有机底物的特性影响胞外聚合物的组成和量,在乙酸钠为底物的污泥中,胞外多糖占大部分(糖类／蛋白质的比值为1．7—8.6,质量比),而以蛋白胨为底物时,胞外蛋白质占主要成分(糖类／蛋白质的比值为0.2-0.5);以乙酸钠为底物形成的胞外聚合物的总量较多,通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对活性污泥进行观测,确证了胞外聚合物的存在及其形式,并得到了胞外聚合物层的大致尺寸．     

等温微量热技术在土壤微生物学研究中的应用

土壤微生物代谢活性与土壤功能直接相关,是评价土壤质量的灵敏的、普适的综合指标.物质的理化或生物变化过程都伴随着热效应,等温微量热技术可精确测定和跟踪此过程,其研究领域广范并带动土壤微生物的代谢热力学研究蓬勃发展.本文首先简要介绍微量热技术、普遍采用的底物诱导法揭示的微生物代谢活性和国内外研究团队.然后重点综述微量热技术在土壤微生物学的主要研究成果,包括代谢热力学可量化微生物对土壤有机碳的同化效率;土壤微生物在短时间内达到最大热释放值,伴随高的生长速率,表明其代谢活性高;代谢热熵(单位微生物热释放值)可指示微生物对土壤有机碳的转化和利用效率,是指示土壤质量的良好指标;外源污染物总体上抑制土壤微生物代谢活性;检测过程中应重视微量热测定的影响因素与条件优化.讨论测定过程中微生物生长条件的标准化和底物问题.最后展望潜在的研究方向,微量热技术与各种技术的有机结合,有望在土壤微生物结构与活性的地理属性、气候变化、土壤质量的空间大尺度比较和外源污染物的生物毒性评价等方面发挥其重要作用.     

底物类型对厌氧消化过程中胞内外抗生素抗性基因归趋的影响研究

厌氧消化（anaerobic digestion,AD）是畜禽粪污和剩余污泥重要的处理处置方式,其在能源回收和消减抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）中具有重要的应用前景.底物类型及预处理是影响厌氧消化过程的重要因素,其对ARGs归趋特征的影响尚不明确.本研究针对猪粪、鸡粪和剩余污泥3种典型的环境ARGs源为研究对象,明确不同底物类型对厌氧消化中ARGs归趋的影响特征,结合胞内ARGs （Intracellular ARGs,iARGs）和胞外ARGs （Extracellular ARGs,eARGs）及其微生物群落结构演替的差异,探讨不同底物类型在厌氧消化过程中ARGs的响应特征.结果表明,底物类型对厌氧消化过程中的胞内外ARGs的变化具有显著的影响.高压蒸汽灭菌（120℃,30 min）预处理底物对厌氧消化结束时的总累积甲烷产气量没有显著的提高,鸡粪组中出现产气抑制的现象,这与之前的研究一致.不同底物类型样品中DNA浓度与DNA中16S rRNA基因的丰度之间存在显著相关性（R²=0.663,p<0.05）.底物中微生物对厌氧消化中iARGs和eARGs的转归贡献率较小,剩余污泥中的eARG在总ARGs中的比例最高（5.47%）.在不同底物类型中iARG和eARGs的变化均显著不同.     

曝气生物滤池中有机底物的降解模型分析

通过对有机底物降解动力学的分析和建模,得出有机物降解模型为:Se=So×e-0.007 9H/q0.1447.该数学降解模型表达了曝气生物滤池出水与进水水质和填料厚度等参数的关系.并以此可预测反应器在不同条件下的运行结果.推导得出的动力学模型预测出水溶解性COD浓度值与实测值能够较好的吻合.基本反映出生物滤池的实际运行状况.说明所建立的底物降解动力学模型能在一定误差范围之内对出水有机物浓度进行近似估计.     

两种方法检测水中粪大肠菌群的比较

采用多管发酵法、酶底物法两种方法同时检测水中粪大肠菌群,结果表明:与传统的多管发酵法相比,两者无显著性差异,但是酶底物法具有具有操作简便,检测时间较短,特异性高,准确度高等优点,是目前比较先进的方法。     

微生物燃料电池中底物的研究进展

微生物燃料电池是一种利用可溶性有机废物和可再生生物质等原料萃取电能的装置,而底物作为能量转化的能源物质,是影响 微生物燃料电池产电能力的重要因素之一.能够充当底物的有机质种类十分丰富,如多种低浓度有机废水和纤维素等,底物的种类不同,电池的产电能力也会存在差异.因此,有必要对这一系统中底物对电池产电性能及其他方面的影响进...