秸秆发酵乳酸菌复合系SFC-2的构建及其组成多样性研究

为了获得促进作物干秸秆乳酸发酵的微生物,以玉米秸秆和水稻秸秆的自然发酵物为菌种来源,用MRS蔗糖培养基,通过连续定向继代培养,筛选出pH下降迅速、乳酸含量高、组成稳定的乳酸菌复合系SFC-2.DGGE分析表明,SFC-2经过连续继代培养,从第25代开始其微生物组成基本稳定.SFC-2 培养12 h后pH下降至3.8,乳酸含量达10.64 mg/mL,其中64%为L-(+) 乳酸.通过平板分离获得4株细菌,全部为Lactobacillus,其近缘种分别为L. fermentum、L. plantarum、L. paracasei和L. paracasei sub sp.;通过16S rDNA克隆文库分析获得7个克隆,其近缘种主要为L. fermentum、L. plantarum及L.paracasei;在16S rDNA的克隆文库中,76.3%为L. fermentum的近缘种,20.3%为L. plantarum的近缘种,3.4%为L. paracasei的近缘种.     

水葫芦厌氧发酵工程化应用研究

在实验室进行了接种率、破碎程度和温度等对水葫芦厌氧发酵产气率的影响研究.结果表明:水葫芦在中温35℃下,水葫芦和接种污泥的最佳接种率为1:1(总固体物质比),经简单切分后产气率最高,原料产气率为0.540 m3/d(以每千克固体含量计,下同);高温消化与中温消化相比,产气率无明显优势.在实验室研究基础上,对中国农村地区原有的沼气发酵工艺进行适当的改进,设计构建了5 m3 15 m3(酸化池 产气池)两级反应池,该反应池在夏季常温条件下运行良好,80 d的平均原料产气率达0.305 m3/d.     

猪粪堆肥发酵菌种的分离筛选及特性研究

从多种样品材料中分离筛选出8株能以猪粪为基质生长的菌种,对其中4株菌(8B、8C、8E、2B)进行了初步分类鉴定,并对它们发酵猪粪培养基的特性作了研究.结果表明,这4株菌均属于芽孢杆菌属,其中8C、2B菌种生长最好,8B次之,而8E菌种则不适合作为发酵菌种;对培养基采取完全灭菌对菌种生长繁殖是有利的,间歇灭菌和不灭菌效果相对较差,甚至会对菌种产生不利影响;pH值的变化在一定程度上反映出微生物生长繁殖能力的强弱;较低的pH值不利于微生物菌种生长.     

Highly efficient conversion of sugarcane bagasse pretreated with liquid hot water into ethanol at high solid loading

Liquid hot water (LHW), an environmental-friendly physico-chemical treatment, was applied to pretreat the sugarcane bagasse (SCB). Tween80, a non-ionic surfactant, was used to enhance the enzymatic hydrolysis of the pretreated SCB. It found that 0.125 mL Tween80 /g dry matter could make the maximum increase (33.2%) of the glycan conversion of the LHW-pretreated SCB. A self-designed laboratory facility with a plate-and-frame impeller was applied to conduct batch hydrolysis, fed-batch hydrolysis, and the process of high-temperature (50°C) fed-batch hydrolysis following low-temperature (30°C) simultaneous saccharification and fermentation (SSF) which was adopted to overcome the incompatible optimum temperature of saccharification and fermentation in the SSF process. After hydrolyzing LHW-pretreated SCB for 120 h with commercial cellulase, the total sugar concentration and glycan conversion obtained from fed-batch hydrolysis were 91.6 g/L and 68.3%, respectively, which were 9.7 g/L and 7.3% higher than those obtained from batch hydrolysis. With Saccharomyces cerevisiae Y2034 fermenting under the non-sterile condition, the ethanol production and theoretical yield obtained from the process of SSF after fed-batch hydrolysis were 55.4 g/L and 88.3% for 72h, respectively, which were 15.5 g/L and 24.7% higher than those from separate fed-batch hydrolysis and fermentation. The result of this work was superior to the reported results obtained from the LHW-pretreated SCB.     

粪大肠菌群多管发酵测定法的改进研究

对地表水和废水中粪大肠菌群目前通用的多管发酵检测方法进行优化。将水样接种至乳糖蛋白胨培养液后,在44.5℃±0.5℃培养箱中培养24h记录结果,并与优化前的方法进行对比。结果表明,改进后的方法在时间上比改进前节省了约24~48小时,但两者在结果上无统计学意义的差别。多管发酵改进法可以用于地表水和废水中粪大肠菌群的检测。     

耐热乳杆菌的分离及在食物垃圾乳酸发酵中的应用

食物垃圾在我国城市生活垃圾中占有较大比重.发酵食物垃圾生产乳酸是实现其资源化的有效方法.从厌氧发酵的食物垃圾中分离到一株耐热乳酸菌TY50,根据形态、生理生化特征和16S rDNA序列,确定该菌株属于乳杆菌属的干酪乳杆菌组群(Lactobacillus casei group),其最高生长温度为52℃.TY50发酵食物垃圾生产乳酸的最佳同液比为1:12,最适温度为45 ℃.在pH 5.5～6.0条件下,发酵食物垃圾产生36.29 g/L的乳酸,乳酸体积产牢和转化率(乳峻/垃圾干重)分别达到1.01 g/(L·h)和0.44.     

pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究

以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究.通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制.结果表明,pH≥10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生.三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量.初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳p H值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mgCOD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(nCST)为(11.34±0.27)s·L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33) mg/L.研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力.     

秸秆生产燃料乙醇的研究进展

秸秆的化学成分复杂,主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成。经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇,秸秆乙醇化技术已经备受关注。针对预处理、发酵和脱水3个过程的多种化学或生物技术的研究进展进行了分析,同时也指出其不足。秸秆预处理中的超临界技术虽然设备制造成本高,但在秸秆资源化中与传统技术相比显示了独特的优势,具有反应迅速、无需催化剂、无产物抑制等优点。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究简

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型,通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系,用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响,为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟,确定堆体采用小拱形截面形状,堆高2 m,宽8 m,底部设置4条通风管,实际运行效果良好。     

水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响简

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇,通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析,研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明,酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高,酸处理效果优于碱处理。采用0.5 mol/L HCl预处理龙须眼子菜效果最佳,最大氢气、甲烷含量分别达42.65%和52.82%,产氢气速率为4.118 mL/h,产甲烷速率最高达14.199 mL/h。芦苇经1 mol/L HCl预处理效果最佳,最高氢气、甲烷含量分别为32.22%和65.26%。扫描电镜微观结构分析表明,酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构,有效增加植物与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。