污泥发酵产酸资源化利用的研究进展

污泥是污水处理厂生物处理工艺的主要副产品之一,基于其产量大、处置费用高、含有有机物等特点,污泥的资源化利用已成为研究热点。污泥通过发酵将有机物转化为挥发酸（VFAs）作为反硝化碳源或合成高附加值产品等进行综合利用。结合近几年国内外研究现状,阐述了强化污泥产酸的物理和化学预处理方法,综述了污泥发酵的运行参数以及发挥作用的功能菌群。结合污泥产酸的代谢途径对污泥发酵液中碳源的利用途径进行展望。污泥发酵产酸是实现污泥中有机物开发利用的最有效策略,应用潜力大。     

不同产酸发酵菌群产氢能力的对比与分析

重点对乙醇型发酵菌群和丙酸型发酵菌群的产气及产氢能力进行了对比研究,并对发酵菌群由丙酸型演替为乙醇型过程中的产氢速率变化进行了分析.在有机负荷相同的条件下,乙醇型发酵菌群表现出较高的产氢速率和比产氢速率,最大产氢速率为14.99L/d,最大比产氢速率为3586.45mmol/(kg·d).而丙酸型发酵菌群产氢速率和比产氢速率都较低,分别为3.62L/d,196.46mmol/(kg·d)生物制氢反应器在运行中维持乙醇型发酵更有利于获得较高的氢气产量,应尽量避免丙酸型发酵的发生.     

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。     

多管发酵-菌落PCR法定量检测水中可培养沙门氏菌

采用膜吸附-洗脱法浓缩水样,通过多管发酵法筛选出以可培养沙门氏菌为主的活体细菌.根据沙门氏菌invA基因的保守性,利用沙门氏菌属通用引物进行菌落PCR鉴定,进而确定沙门氏菌阳性平板数量.运用最大可能数法分析数据,计算出水样中可培养沙门氏菌的含量.该方法对沙门氏菌具有良好的特异性和涵盖性.通过对人工污染水样和城市污水厂二级处理出水的检测,证明了多管发酵-菌落PCR方法的检测结果较为准确,可操作性强,能够更真实地反映样品中沙门氏菌的活性.     

产酯酶B1海洋枯草芽孢杆菌C5发酵条件优化

为提高芽孢杆菌C5产酯酶B1的能力,采用响应面法对其发酵条件进行优化.首先通过单因素实验筛选氮源、碳源、接种量、起始发酵pH、装液量、发酵温度和转速这7个因素,当酶活达到最高值时,各单因素的值分别为氮源玉米浆30 mL/L,碳源麦芽糖35 g/L,接种量4%(φ),起始pH 7.0,装液量15 mL,培养温度36℃,转速在实验室现有条件下最高选择220 r/min;再通过Plackett-Burman(PB)设计法,评价了这7个因素对酯酶B1产量影响的大小,确定氮源玉米浆的浓度、发酵起始pH和发酵温度为酯酶产生的3个主要影响因素;利用中心组合设计(CCD)及SAS软件分析获得了主要因素的最优条件,即玉米浆浓度28.70 mL/L,起始发酵pH为7.10,发酵温度为35.8℃.预测最高酶活力为139.18U/mL,实验最终酶活达到138.40 U/mL,与原发酵条件相比提高了228.15%.其实验值与预测值基本相符,说明预测模型可应用于酯酶发酵条件的优化.     

化感链霉菌6803菌株液体发酵工艺优化的研究

土壤微生物链霉菌6803菌株被证明对高等植物具有化感作用。采用单因子实验方法,研究液体发酵碳源、氮源、无机盐、发酵温度、发酵液初始pH值、摇床转速、发酵时间等对链霉菌6803菌株菌丝体产量及发酵液化感作用的影响,用均匀试验设计法优化了发酵工艺条件。结果表明：链霉菌6803菌株生长和产生化感作用的最佳发酵条件为：p（淀粉）=26．67g·L-1,p（蔗糖）=25．15g·L-1,p（NH4C1）=0．30g．L-1,黄豆饼粉浸液8．88％,所（NI-h）H2P04]=O．18g·L-1,p（FeS04．7H20）=O．002g·L-1,p（NaCl）=0．75g·L-1,pH值7．6,装量系数O．16,接种量3％,温度36℃,转速200r·min-1,发酵144h。本研究为利用微生物次生代谢产物作为天然除草剂奠定了基础。     

C/N比对厌氧颗粒污泥生理生化的影响

研究了进水的初始C/N对厌氧颗粒污泥发酵类型及产甲烷活性的影响.投加钼酸钠抑制产甲烷菌的一组实验主要研究产酸阶段C/N比对厌氧颗粒污泥的作用,发现初始C/N为12、56、156时,形成的是丁酸型发酵;当初始C/N为200时,可实现乙醇型发酵.不同的C/N比对产酸阶段微生物的胞外聚合物也有一定的影响.随着C/N比的减少,胞外聚合物的总量、胞外多糖以及胞外蛋白质都呈现先增大后减少的趋势,C/N比为56时达到最大值.未加钼酸钠的一组实验研究了C/N比对产甲烷活性的影响,发现C/N比为200时有最高的COD去除率和产甲烷活性;随着C/N比的减小胞外聚合物的总量先减少后增加,厌氧颗粒污泥胞外聚合物在C/N比为200时总量达到最大值.在C/N比为156时胞外蛋白质达到最大值.通过红外光谱发现,C/N比对厌氧颗粒污泥表面基团也有一定的影响,C/N比为200时,出现1350~1260cm-1波段的峰.其他3种C/N比下无该波段的峰.     

一株非发酵反硝化聚磷菌的筛选及其代谢模式研究

利用活性污泥与生物膜复合系统富集反硝化聚磷菌(DPB)并进行了功能菌的筛选及反硝化聚磷实验,考察了乙酸、PO43--P和NO3--N、PHB和糖原的变化,分析了厌氧和缺氧代谢模式以及PHB在此过程中所起的作用.结果表明,分离到的YB菌株与脱氮副球菌属最相似,是一类非发酵的反硝化聚磷菌.厌氧阶段,YB菌株合成1mg的PHB释放0.11mg的P,作为非发酵菌,合成PHB所需要的能量ATP大部分来自聚磷酸盐的释放.缺氧阶段,YB菌株分解1mg的PHB聚集0.15mg的P,PHB分解产生的ATP多用于聚磷过程;与以前报道的聚磷菌在厌氧和缺氧条件下的代谢模式不同.厌氧阶段聚磷酸盐的释放将影响PHB的合成,进一步影响反硝化聚磷效果,因此认为应重点跟踪△P/△PHB和△NO3--N /△PHB,而不是△P/△COD、△NO3--N /△COD或者△P/△NO3--N.     

乙醇预发酵对餐厨垃圾与酒糟水解酸化和甲烷发酵的影响

为了解决餐厨垃圾与酒糟干式甲烷发酵过程易酸化问题,考察了两种乙醇预发酵方式-餐厨垃圾单独预发酵和餐厨垃圾与酒糟混合预发酵对底物水解酸化和甲烷发酵的影响,并与不进行乙醇预发酵的对照组比较.结果显示,对照组、餐厨垃圾单独预发酵组(简称“FW预发酵组”)、餐厨垃圾与酒糟混合预发酵组(简称“FW+DG预发酵组”)的甲烷总产率分别为22.8, 222.4, 231.3mL/gVS.乙醇预发酵可以促进发酵底物的水解,预发酵结束后,FW预发酵组发酵底物中的乙醇、总挥发性脂肪酸(TVFA)、乙酸浓度与对照组相比分别提高了4.5、1.4、4.9倍,FW+DG预发酵组则分别提高了7.8、1.6、5.9倍.另外,在甲烷发酵过程中,预发酵组的乙醇浓度显著高于对照组,而乙酸、丙酸和TVFA浓度明显低于对照组,表明乙醇预发酵使有机物更多的转化为乙醇,减少了有机酸的生成,有效缓解甲烷发酵过程中的酸积累、产甲烷受抑制等问题.     

游离亚硝酸预处理强化剩余污泥发酵同步反硝化性能

考察了游离亚硝酸(FNA)预处理对污泥解体和剩余污泥发酵同步反硝化性能的影响.结果表明,不同FNA浓度(0,0.68,1.35和2.03mgN/L)处理剩余污泥预处理过程中,SCOD的产量和产生速率均随着FNA浓度的增加而增加,其中SCOD的产生速率依次为0.66, 1.70, 2.13和2.70mg/(gVSS×h).随着预处理过程中FNA浓度的增加,剩余污泥中死菌占总菌的比例由41%上升至80%.FNA预处理可使剩余污泥发酵同步反硝化系统SCOD的产量增加49%和污泥减量提高41%,同时使系统反硝化能力提高40%. 此外, FNA预处理可使该系统中温室气体N2O产量占NO2-还原量的百分比减少58%.