蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析简

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系,分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析,并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明,餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长,但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾,说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致,启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖,日增殖速率由不足20%增长到近100%并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢,原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多,最高浓度4.7 mg/mL以上,占有机酸总量总量的46%以上,厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

预处理方法对水葫芦厌氧发酵产沼气的影响

水葫芦可作为厌氧发酵产沼气的原料。研究发现,水葫芦自身的生物特性会制约其产气潜力的发挥,而发酵前预处理有助于解决这一问题。以采自昆明滇池的新鲜水葫芦为研究对象,分别采用物理法(切分法、压榨法),化学法(酸处理法、碱处理法和金属离子处理法)和生物法(酶处理法)对其进行预处理,以预处理后的水葫芦为原料进行发酵产沼气实验。结果表明,金属离子处理的原料产气效果最佳,在中温35℃,进样浓度7.4%(TS)时,其原料TS产气率、平均甲烷浓度和原料容积产气率分别为744.55 m3/t、59.32%和0.144 m3/(m3·d),与切分处理原料相比提高了88%、13%和87%。其余处理方法也在不同程度上优化了水葫芦的产气效果。因此,以预处理的方式来提高水葫芦的生物利用率和产气效率是可行的。     

微生物絮凝剂的制备及其对城市污水厂污泥的脱水

研究利用甘蔗渣作为廉价原材料制备微生物絮凝剂并探讨其对城市污泥的脱水性能。按0.5%最佳接种量接种,并利用发酵罐进行批式发酵培养,培养60 h后的发酵液具有最佳絮凝效果,投加量为5.0 mg/L时较优,污泥脱水率从75.60%提高到84.2%,污泥含水率从95.82%降至76.21%。此时絮凝剂粗产量为1.16 g/L。培养108 h后,发酵液仍具有显著的絮凝效果,能使污泥含水率维持在76.81%左右。补料发酵实验表明,恒pH培养会抑制微生物分泌絮凝剂,最佳絮凝效果为72 h的发酵液,投加量5.0 mg/L,污泥含水率降至76.47%。通过补料以及不控制pH后,发酵液絮凝效果迅速上升,投加不同量的发酵液使污泥的含水率保持在76.22%~75.60%之间。综合来说,补料在能减少原料浪费的同时也可以有效地提高絮凝剂的絮凝效果。     

红薯渣和城市污泥混合发酵产酸强化污水脱氮除磷

投加红薯渣促进城市污泥厌氧发酵产酸量,并将所得有机酸应用到污水处理外加碳源,强化污水脱氮除磷效果。实验结果表明,红薯渣和城市污泥混合发酵产酸比单一污泥发酵效果更好,有机酸产量可提高3倍左右,且做补充碳源时品质好,发酵液中COD∶TN∶TP约为160∶1∶1.6。将混合发酵所得有机酸应用到污水脱氮除磷外加碳源,结果表明,混合发酵所得有机酸优于污泥热碱预处理碳源和乙酸钠,污水处理出水中平均COD、TN和TP分别为(32.1±1.45)、(4.8±0.52)和(0.7±0.18)mg/L,TN和TP去除率分别达到(87.2±1.20)%和(90.0±0.18)%。因此,红薯渣的投加,可以大大提高城市污泥发酵产酸效果,优化发酵液碳源的品质。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为（36±1）℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/（m3.d）条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/（kg VSS.d）。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

沼液中臭味物质的去除方法及其对营养物质的影响

采用臭氧曝气法、粉末活性炭吸附法、颗粒活性炭过滤法、臭氧曝气-粉末活性炭吸附联用法、空气曝气-粉末活性炭吸附联用法对沼液中的氨气、硫化氢、吲哚、挥发酚类等主要致嗅物质的去除情况进行了研究,同时分析了不同方法对沼液中营养物质TN、DN、TP、DP等的影响。结果表明,采用粉末活性炭吸附法处理沼液,臭味物质的去除情况以及营养物质的保留效果最好,当粉末活性炭投加量为15 000 mg/L时,沼液中的硫化氢、吲哚、挥发酚已经完全去除,氨氮、氨气的去除率分别为11.42%、13.98%;DN、DP含量分别减少了10.46%、19.53%,但是TN、TP含量分别增加了6.26%、9.63%。     

剩余污泥中木质纤维素能源转化潜力分析

剩余污泥中存在相当数量难以生物降解的木质纤维素。它们不仅妨碍污泥减量,另一方面也容易导致其中所含能量的流失。因此,需要研发一定的技术措施,使其在污泥厌氧消化过程中首先能够实现能源化,继而达到污泥减量的目的。从木质纤维素的3种基本单元———半纤维素、纤维素和木质素的化学结构入手,详细描述各种基本单元的结构异、同之处以及它们组成相互联接异常稳固的聚合物构造。继而从微生物学角度审视3种基本结构单元以及所形成的聚合物之微生物降解可行性与原理,从而判断出木质纤维素实现厌氧微生物转化能源的瓶颈所在。最后,在综述纯植物木质纤维素微生物转化能源原理与工艺的基础上,提出剩余污泥中木质纤维素能源转化的技术策略。     

汞、铅、铬污染土壤的微生物修复

利用裂褶菌(Schizophyllum commune)GGHN08-116菌株,以棉籽壳、玉米秸等为固体发酵底物修复受汞、铅、铬污染的土壤。通过菌丝穿透重度重金属土壤实验,研究了菌丝在穿透土壤过程对交换态重金属的影响以及该菌株子实体对重金属离子的富集能力,同时,通过盆栽实验研究了在重度重金属污染土壤上,施用不同比例的固体发酵料对污染土壤中汞、铅、铬及其胡萝卜根茎质量、产量的影响,研究结果表明,该菌株能穿透厚度为5 cm的土壤,并有子实体生成,土壤pH值略有下降,与对照差异不显著;与对照相比,土壤中交换态汞、铬含量均显著下降,而交换态铅差异不显著,子实体中除汞含量符合标准外,铅、铬均超出了GB 7096-2003,GB 2762-2005规定标准。在固体发酵料处理下土壤中交换态汞、铅、铬含量均显著下降,胡萝卜根茎中均未检测到汞、铅含量,铬含量也符合GB 2762-2005规定标准。GGHN08-116菌株及其固体发酵产物具有修复受重金属污染土壤的能力。     

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。     

烟草下脚料发酵制取乙醇

通过单因素实验考察了硫酸浓度、固液比和水解时间对硫酸水解的影响。结果显示最优条件为：硫酸浓度为50%（w/w）,固液比为10%（w/v）,时间为100 min。烟草下脚料在最佳硫酸水解条件下,经5倍稀释,中和pH值至5～6。取经过滤后的水解液（FH）用酿酒酵母（Sacchharomyces cerevisiae）发酵产生乙醇,最大的乙醇浓度和乙醇产量分别为1.09g/L和54.5 g/kg。未过滤水解液（UFH,包括水解残渣）加入纤维素酶（70 U/100 mL）和酿酒酵母（Sacchharomyces cerevisiae）进行发酵,最大的乙醇浓度和乙醇产量分别为1.23 g/L和61.5 g/kg。