氧化还原介体催化强化污染物厌氧降解研究进展

 由于厌氧生物处理技术具有产生剩余污泥少、可回收能源等优点而被广泛用于处理各种有机污染物，尤其在有毒、有害、难降解污染物的去除方面取得了良好的效果。然而，厌氧生物法的处理速率通常比较低，而氧化还原介体可通过自身不断的氧化和还原来传递电子，提高电子在氧化还原反应过程中的传递速率，从而促进污染物高效厌氧降解。醌类物质和腐殖酸是应用较多的氧化还原介体，在催化难降解污染物降解方面取得了一定效果。讨论了氧化还原介体的特点、作用机制，并总结了其对偶氮染料厌氧脱色、反硝化和多氯联苯厌氧降解的强化作用，提出了氧化还原介体未来的研究方向。     

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸菌及耗氢作用

 在对连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵产氢系统中的活性污泥进行分子生物学分析,判断系统中有同型产乙酸菌存在的基础上,通过活性污泥的间歇培养试验,探讨了同型产乙酸作用对活性污泥发酵系统产氢效能的影响.结果表明,CSTR发酵产氢系统的活性污泥中,一种隶属真杆菌属(Eubacterium)的同型产乙酸菌在活性污泥微生物群落中达到了优势程度;以葡萄糖为底物时,同型产乙酸菌的耗氢代谢,可使厌氧活性污泥对葡萄糖的氢气转化率及产氢率分别降低31%和34%,耗氢速率可达0.33mmol/(g·d).     

Rhodotorula glutinis发酵糖蜜产油脂影响因素研究

 微生物油脂生产是解决生物柴油原料问题的重要途径之一。本文以制糖厂废糖蜜为原料,通过间歇发酵试验,考查了装液量、pH、接种量、温度,以及氮素和碳素等因素对黏红酵母（Rhodotorula glutinis）增殖与油脂合成的影响。结果表明,在稀释糖蜜COD浓度11100mg/L、初始pH值6.5、30℃和160r/min条件下发酵132h,黏红酵母的总细胞干重和油脂产量分别达到2.42和0.8g/L,去除单位COD的细胞产量和油脂产量分别为0.35和0.12kg/kg;在黏红酵母发酵系统中,氮源的补充对细胞增殖具有显著刺激作用,但对油脂合成与积累无显著影响;在发酵过程中一次性补加碳源葡萄糖10g/L,可使黏红酵母的细胞和油脂产量分别提高到3.74和1.3g/L。     

同型产乙酸菌株CA3及其发酵葡萄糖产乙酸条件优化

 同型产乙酸菌纯培养物的获得,可为研究其在厌氧生物处理系统中的生理生态功能以及生产化工溶剂乙酸提供种质资源。以CO₂为碳源,采用改良Hungate厌氧技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株同型产乙酸菌CA3。该菌株为严格厌氧,卵形,G⁺,可利用H₂/CO₂产乙酸,也能发酵葡萄糖、果糖等产生乙酸。16SrRNA基因序列比对及系统发育树构建结果表明,CA3隶属Blautia sp.。菌株CA3能在20~45℃的温度范围内生长,最适生长温度为35℃,最适初始pH值为8.0。在最适条件下,菌株CA3利用H₂/CO₂产乙酸速率可达8.92mg/(L·h);以酵母粉作为氮源发酵葡萄糖时,发酵体系的乙酸浓度可达1370mg/L。     

活性污泥制氢系统中发酵细菌的分离与鉴定

分离鉴定高效产氢发酵细菌是发酵发生物制氢技术的重要前提,利用Hungater技术与宽体窄颈培养瓶平板技术,以及LM-1和HPB-LR培养基分离鉴定厌氧发酵产氢细菌获得六株产氢细菌,葡萄糖是他们最适宜的底物.他们的产氢代谢为乙醇发酵型.产氢细菌发酵液相末端产物分析表明乙醇和乙酸占其总代谢产物的95?%.生理生化和形态学特征分析表明它们属于一种特殊的微生物类群.16SrDNA碱基序列分析表明它们可以划分为新的种属.     

活性污泥的热处理及其发酵产氢特性

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象.通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10 000 mg/L、污泥接种量2 g MLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统.其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72 h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53 mL,活性污泥的比产氢率为8.36 mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氯气转化率达到1.08 mol/mol.处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵.活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用.     

中国发酵法生物制氢技术

从发展清洁能源的角度看,氢是最理想的载能体.氢是可再生的,如果与利用太阳能结合在一起,则其资源量几乎是无限的.氢在燃烧时只生成水,可以实现真正的"零排放".常规的制氢方法主要有水电解法、水煤气转化法、甲烷裂化法等,这些方法均需耗费大量能量.生物制氢技术作为一种无污染的清洁生产项目,已在世界上引起广泛重视.日本、美国等一些国家为此还成立了专门机构,并建立了生物制氢的发展规划,以期通过对生物制氢技术的基础性和应用性研究,在21世纪中叶使该技术实现商业化生产.利用高浓度有机废水生物处理工艺制取氢气,不但具有开发新能源、节省能量消耗及净化废水的重要意义,为社会带来显著的社会效益、经济效益和环境效益,而且对当今生物技术革命起到了一定的促进作用.废水处理生物制氢工艺,不但可以提高对有机污染物质的处理能力,同时还可回收数量可观的氢气和高质量的甲烷气,产生显著的能源回收率.因此,我国科学家建立的发酵法生物制氢技术,有着十分明显的经济和社会意义.目前看来这一技术是所有生物制氢工艺中,产业前景最为看好的新工艺,目前已经进入产业化示范阶段,继续领先国际同行研究.     

产酸脱硫反应器优势功能菌生态关系

研究产酸脱硫反应器的微生物生态关系 ,对分离出来的 2种优势功能菌AB-ZH0 1和SRB -ZH0 7进行单独和配合生态学实验。碳源被SRB -ZH0 7利用去除硫酸盐的去除率顺序为 :乳酸 >丙酸 >丁酸 >乙酸 >葡萄糖 ;AB -ZH0 1对碳源的利用率顺序为 :葡萄糖 >乳酸 >丁酸 >乙酸 >丙酸。SRB和AB之间存在密切的互生关系 ,AB可以促进葡萄糖的降解并为SRB提供底物 ,SRB代谢产生的H2 S对AB有抑制作用。AB -ZH0 1和SRB -ZH0 7的数量比为 0 .5时 ,SO2 -4的去除率最大     

厌氧接触发酵制氢反应器的启动和运行特性

以稀释糖蜜为底料,探讨了厌氧接触反应设备用于连续流发酵制氢的可行性,考查了其启动运行特性.以污水好氧生物处理系统的剩余污泥为种泥,反应器在污泥接种量9.3 g(MLVSS)/L、进水COD 5 000 mg/L、HRT 8 h和系统温度(35±1)℃等条件下启动,30 d后达到稳定运行状态,乙醇和乙酸之和的质量百分数,占液相末端发酵产物总量的69.8%,呈现典型的乙醇型发酵特征.在稳定运行阶段,系统的pH值、碱度、氧化还原电位分别维持在4.8,460 mg/L,-305 mV左右,平均产气速率和产氢速率分别达到33.2和13.4 L/d.厌氧接触发酵制氢反应设备,呈现出良好的产氢性能和运行稳定性.     

一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析

厌氧消化系统中的产氢产乙酸菌在营养生态位上位于产酸发酵菌群和产甲烷菌群之间,在功能上起着承上启下的重要作用.该菌群具有与耗氢菌互营共生的特性,其分离纯化非常困难.为了深入了解其生理生态特性,为开发高效的厌氧生物处理技术提供理论基础,采用丙酸和丁酸混合培养基,以具有甲烷发酵功能的厌氧活性污泥为出发菌群,进行了产氢产乙酸菌互营共培养体的选育,并借助于PCR-DGGE技术对其菌群结构进行了解析.经过选择培养基的不断传代培养,最终筛选到2个产氢产乙酸互营共培养体7-m-2a和11-O-1.这2个共培养体不仅对丙酸和丁酸具有很强的降解和产乙酸能力,而且不产甲烷和硫化氢.在这种非产甲烷菌和非硫酸盐还原菌与产氢产乙酸菌组成的互营共培养体中.含有专性的互营产乙酸菌Desulfotomaculum sp.Iso-W2及其伴生菌,其中的伴生菌是能利用甲酸盐和H2/CO2的Uncultured bacterium 054E12_B_DI_P58和Sedimentibacter sp.JN18_A14_H.对这一新的产氢产乙酸菌互营共培养体的发现和选育成功,为更全面地研究产氢产乙酸菌的生理生态特性提供了样本.