木薯渣微生物降解及再利用研究进展

木薯渣因其所含粗纤维经有效降解之后可以变废为宝,节省资源又保护环境而受到国内外学者的广泛关注。对木薯渣再利用方面的研究已经成为近年来一大热点,微生物降解是提高木薯渣利用率的一个有效途径。从木薯渣降解再利用角度出发,综述了木薯渣的用途、降解机理以及温度、pH值、含水量等重要影响因素。阐明了在合适的环境条件下,筛选有效降解微生物是提高木薯渣利用率的关键因素。同时展望了调制复合酶系在降解木薯渣纤维素上的应用,以及改造、合成以及重组降解酶以提高和推广木薯渣纤维素分解的必要性。     

污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下.选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高.本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P =500 W,t=2 h)、碱解(pH =13,t=2h)和酸解(pH =2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9％、39.1％、31.0％和22.4％的COD溶出率.对预处理后污泥进行传统条件下(SRT =20 d)厌氧消化,分别获得了53.6％、40％、26.8％和24％的甲烷产率(mL/g VSS)增量.同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加.缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈.     

玉米秸秆与牛粪预混联合发酵工艺研究

利用食草牲畜粪便牛粪中含有纤维素分解菌的特性,以及木质纤维素可被纤维素分解菌分解为可被光合产氢微生物利用的还原糖和小分子酸等物质的特点,以还原糖产量为参考指标,研究玉米秸秆与牛粪预混联合发酵过程中p H值、预处理时间、预处理温度和粒径等因素对纤维素分解菌的生长和还原糖产量的影响,并利用联合发酵糖化液进行光合生物制氢。结果表明,单因素分析下的最优工艺条件为:p H值6.0~7.0,预处理温度50℃,预处理时间7 d,玉米秸秆粒径0.097 mm。优化工艺条件下的发酵液产氢量最大,达498.67 m L,说明该技术可行。     

改性纤维素对电镀废水中Cu2＋，Zn2＋，Ni2＋的捕集

制备并研究了改性纤维素对Cu2 、Zn2 、Ni2 3种重金属离子的捕集效果.研究了反应时间、药剂用量、pH值、反应温度对其效果的影响.结果表明,在pH值为中性或碱性,反应温度为25℃时,改性纤维素对重金属离子具有较好的捕集效果.今后可进一步根据物质结构与性能的关系对天然高分子进行改性,并加强应用的研究.     

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.     

高效纤维素分解菌在蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中的应用

以滇池流域典型的蔬菜废物和花卉秸秆为堆肥原料,以本实验室筛选、保存的17株纤维素降解菌和1株购买的产黄纤维单胞菌(Cellulomonas Flavigena)为复合接种剂,对不同接种条件和控温条件下的联合堆肥中试进行了研究.实验结果表明,在一次发酵的初始阶段,以体积分数0.5%的接种量向堆肥中接种纤维素降解复合菌剂可有效提高发酵过程堆料中纤维素降解菌的种群密度,并使其迅速成为优势菌群,尤其是当堆体处于控温55℃的工况条件时,其菌群密度可保持在3.84×10⁹～1.80×10¹⁰CFU/g;在二次发酵的初始阶段,以体积分数1%的接种量接种,可有效提高二次发酵阶段堆温的回升.对堆料中木质素和纤维素含量以及堆肥终产物的粒径分布指标--过筛率的检测表明,接种的复合纤维素降解菌可有效地降解堆料中的木质纤维素,接种处理中纤维素的降解率比不接种处理高23.64%,接种处理堆肥终产物的过筛率(2.0 cm)比不接种处理高18.28%.研究表明,用纤维素降解复合菌剂进行二次接种二次发酵,能够有效地促进蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中物料的纤维素组分的降解,达到加快堆肥进程,提高堆肥品质的目的.     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

3种基质材料对高浓度养殖废水处理效果及降解过程

养殖场直排废水负荷高,易造成湿地植物无法生长、处理效率低等问题.为使养殖废水通过前端生态治理技术,出水达到湿地植物耐受范围,探索高效利用作物秸秆,降低污染负荷的可行性,开展野外控制实验,对比分析了三大粮食作物秸秆——麦秸、稻草和玉米秆对猪场废水N、P的吸附去除效率.三级基质池各填充12. 5 kg干秸秆,设定连续式进水,水力停留时间7 d.结果表明,在进水COD、TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP平均质量浓度分别为1 652. 83、371. 31、303. 51、0. 67和65. 22 mg·L~(-1)时,麦秸对COD、TN和TP的去除效果最好,去除率分别为32. 1%、40. 9%和33. 3%,稻草对NH_4~+-N的去除效果最好,去除率达到43. 4%.经180 d处理后3种基质材料木质素、纤维素和半纤维素均未完全分解.各种基质材料木质素降解速率低于纤维素与半纤维素,且稻草中木质素和纤维素降解最快,麦秆中半纤维素降解最快.结果表明,麦秆和稻草对去除高浓度养殖废水污染物效果均好于玉米秆,并且建议基质材料更换周期为5个月,可为生物基质材料运用于养殖废水处理提供数据支撑.     

纤维素降解菌Arthrobacter oryzae HW-17的纤维素降解特性及纤维素酶学性质

采用单一碳源选择性培养基和纤维素平板水解圈法筛选到一株具有较强纤维素分解能力的菌株Arthrobacter oryzae HW-17.此外,高通量测序发现,不同驯化条件下微生物群落结构有明显差异,低温条件下优势属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和伯克氏菌属(Burkholderia).本文同时对菌株Arthrobacter oryzae HW-17的微生物特性和纤维素降解特性进行了初步研究,结果发现,KNO_3、30或35℃、pH=7分别为菌株产纤维素酶的最佳氮源、温度和pH.菌株HW-17的最高纤维素酶活为18.55 U·m L~(-1),且对磨碎加工处理的纤维素样品和含鸡粪的纤维素混合样品有更好的降解效果.此外,菌株HW-17产生的纤维素酶在中温(≤50℃)和偏酸性(pH=5~7)条件下能保持较高的酶活.Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等金属离子能够抑制该酶的活性.     

羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料，并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率，考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响，并探讨了可能的作用机理。结果表明，在4种材料中，CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好，粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大，而随着2,4-DCP浓度的升高，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;...