生物淋滤法脱除城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属:底物浓度的影响

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验，研究了底物浓度(硫粉投加比例)对城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属生物淋滤脱除效果的影响．结果表明，5g／L的硫粉投加比例对重金属的去除与底物利用最为有利．在此条件下淋滤处理飞灰15d，Cd、Zn、Cu、Pb的去除率分别可达到89．7％、81．8％、72．6％、29．3％，硫粉的利用率达到65．2％．TLCP毒性试验表明，飞灰的重金属毒性被有效脱除．飞灰中重金属的去除或溶出主要依赖于硫杆菌生物氧化S^0所导致的浆液酸化．     

pH值对猪粪废水微生物燃料电池产电性能的影响

构建了以布阴极组为空气阴极的单室微生物燃料电池,并将其应用于猪粪废水的处理与产电.重点考察了阳极液pH值对猪粪废水处理和产电性能的影响.结果表明,阳极液pH=10时MFC的产电和废水处理性能最佳,输出功率密度达到2.10W/m3,与阳极液pH=6和pH=8时的电池相比,输出功率分别提高约2.7倍和1.9倍.同时,阳极液pH=10时,COD去除率和氨氮去除率也分别达到86.7%和92.8%,比阳极液pH=6和pH=8时MFC的COD去除率提高了约13.8%和6.7%;氨氮去除率提高了约5.3%和3.5%.本研究表明,调控阳极液pH值能够有效强化猪粪废水处理和产电,为猪粪废水资源化处理提供了一条新途径.     

一株腐殖质和铁还原菌的分离和鉴定

从广东四会原始森林土壤中分离到一株能高效还原Fe(Ⅲ)和腐殖质(HS)的兼性厌氧菌,编号为CY01.菌株CY01细胞壁革兰氏染色为阴性,细胞为杆状,大小为(1.2～1.5)μm×(0.3～0.4)μm,没有鞭毛,没有运动性,在有氧条件下氧化酶和接触酶均呈阳性反应,最适生长温度为25～30℃C,最适生长pH为6.5～7.0.16S rDNA基因序列分析结果表明:菌株CY01与其亲缘关系最近的属为Comamonas(丛毛单胞菌属),该属内和CY01亲缘关系最近的种Comamonas Koreensis(韩国丛毛单胞菌)的16SrDNA序列相似值为98%,DNA G+C物质的量百分含量为64.8.用Biolog GN2系统鉴定的结果显示,有氧条件下,在提供的96种不同碳源中,CY01只能利用其中的38种.结合菌株CY01的形态学特征、生理生化特性和分子生物学特性,将菌株鉴定为Comamonas Koreensis.该菌所具有的Fe(Ⅲ)和HS还原特性为首次报道.     

城市垃圾渗滤液的微生物燃料电池产电研究

以城市垃圾处理厂垃圾堆放7天过程中产生的渗滤液为阳极液,构建单室微生物燃料电池(MFCs).通过跟踪观察MFCs启动及阳极微生物驯化过程发现,此类高浓度的有机废水用于MFCs产电时可获得4501.9mW/m3的最大输出功率密度,对应电流密度为30.6A/m3,而通过循环伏安扫描和内阻测定发现,在此溶液环境中阳极电极上有成型生物膜形成,且电池内阻未发生变化,说明渗滤液成分对电池性能无显著损害,渗滤液可用于MFCs产电.随后,通过在线监测MFCs输出电压和分析渗滤液相应指标等方法研究电池产电性能及废水处理效果(生化需氧量、氨氮),进行进一步条件优化.结果表明,当渗滤液呈中性、BOD浓度约为7316.1mg/L时电池的性能最优.此时,最大输出功率密度为9048.0mW/m3,对应电流密度为43.1A/m3,BOD和NH4+-N去除率分别为88.8%和81.7%.而运行时间优化实验表明,运行10—12d最优,此时,MFCs输出电压已降至约90.8±10mV,BOD、NH4+-N去除率达98.0%、89.1%     

北京地区紫花苜蓿根瘤菌接种剂的研制

紫花苜蓿（Medicago sativa Linn．）是营养价值很高的饲用作物，也是北京地区大力发展的牧草品种之一，筛选与之共生固氮的根瘤菌，用于微生物肥料的生产，具有重要意义．XJ83073和XJ83097为两株具有高效固氮活性的根瘤菌菌株，根盘试验表明：接种XJ83073和XJ83097的紫花苜蓿植株鲜重（产量）较未接种空白对照分别增加12．7％-65．2％和25．0％-81．0％．摇瓶试验结果表明，两株根瘤菌在YMA培养基中适宜放罐时间分别为30h和36h，发酵液中根瘤菌活菌数分别达8．9×10^9CFU／mL和5．1×10^9CFU／mL．本试验制备了种衣剂与草炭剂两种剂型的根瘤菌接种剂．盆栽试验表明，种衣剂处理苜蓿种子后其产量较草炭剂型与未接种对照分别提高17．6％和27．9％．进一步田间试验表明，XJ83073和XJ83097两菌株包衣处理可使苜蓿地上部干重较对照分别增加85．9％和69．6％，增产效果显著。     

有机氯脱氯转化的铁还原菌与铁氧化物界面的交互反应

脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis, S12)是一株异化铁还原菌, 在厌氧条件下能够以三价铁(Fe(Ⅲ))为末端电子受体, 将其还原成亚铁(Fe(Ⅱ)). 本研究以脱色希瓦氏菌、铁氧化物(a- FeOOH)与有机氯(三氯甲烷和五氯酚)三者为基本要素, 构建了一个有机氯脱氯转化的铁还原菌-针铁矿界面交互反应体系. 结果表明, S12对照体系的直接脱氯效果较弱, a-FeOOH非生物体系具有一定的脱氯效果, S12+a-FeOOH交互反应体系的脱氯转化动力学显著提高. 体系中铁物种浓度的变化和氧化还原性能的表征结果显示, 铁还原菌S12促进界面脱氯转化的主要原因是S12能够有效促进吸附态Fe(Ⅱ)的生成, 并持续提高体系的还原能力. 这些结果将为铁还原菌-铁氧化物界面可还原性毒害物的脱毒转化研究提供借鉴.     

韩国丛毛单胞菌CY01的铁还原和腐殖质还原

从广东四会原始森林土壤中分离到一株能高效还原Fe(Ⅲ)和腐殖质(HS)的兼性厌氧菌,编号为CY01.该菌株被鉴定为Comamonas koreensis.厌氧条件下,能氧化的电子供体有:丙三醇、葡萄糖、蔗糖;能还原的Fe(Ⅲ)有柠檬酸铁、氢氧化铁、水铁矿、针铁矿,还可以还原HS的类似物AQDS(2,6-双磺酸蒽醌).在这些厌氧氧化还原过程中,Fe(Ⅲ)和AQDS是CY01的电子受体.结合菌株CY01的形态学、生理生化和分子生物学特性,将菌株鉴定为Comamonas koreensis.     

克雷伯氏菌燃料电池的电子穿梭机制研究

微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)中阳极电子传递过程是决定MFC产电的关键因素与限速步骤. 以肺炎克雷伯氏菌L17 菌株为催化剂, 构建了阳极包裹型MFC反应器, 对其阳极电子传递机制进行了探讨. 结果显示, 碳毡阳极经0.22 ?m微孔滤膜包裹后, 尽管排除了L17菌株与阳极直接接触 (即生物膜产电途径) 的可能性, 包裹型MFC仍能成功启动, 但其启动时间相对延长(270 h, 120 h)、输出电压降低(350.0 mV, 420.0 mV); 阳极液更换试验发现, 未包裹MFC电压可在48 h内恢复, 而包裹型MFC则约需要120 h, 暗示除生物膜机制以外, 克雷伯氏MFC中还存在电子穿梭机制, 即L17菌体生长过程中可产生某种具有电化学活性的电子穿梭体, 穿梭于菌体和阳极间传送电子. 循环伏安扫描进一步证实电子穿梭体的存在; GC-MS检测表明它为2,6-二叔丁基苯醌(2,6-DTBBQ). 据此, 提出了克雷伯氏菌MFC中的2,6-DTBBQ穿梭产电机制.     

利用污泥制备微生物灭蚊剂的研究

以活菌数、芽孢数和毒效为参数,通过摇瓶发酵试验探讨了污泥为原料制备微生物灭蚊剂的可行性.结果表明,在含固率适宜的条件下,污泥是微生物灭蚊菌株Bacillus thuringiensis subsp. israelensis 187(简称Bti 187)和 Bacillussphaericus 2362(简称Bs 2362)的优良产孢产毒培养基.Bti 187和Bs 2362在污泥中发酵42h,活菌数分别可达3.7×108CFU/mL、3.6×108CFU/mL;抗热性芽孢数分别可达2.6×108CFU/mL、3.5×108CFU/mL,均显著高于常规LB培养基.毒力测定表明,在污泥中发酵42h后,Bti 187发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为1.05μg/mL、0.93μg/mL,Bs 2362发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.69μg/mL和103.4μg/mL.与常规LB培养基相比,杀蚊幼虫毒效显著提高.采用污泥发酵制备微生物灭蚊剂可降低生产成本,且发酵性能优良,为污泥资源化开辟了新途径.     

污泥-废糖蜜联合发酵培养Bt生物杀虫剂

考察了城市污泥与废糖蜜联合发酵培养苏云金芽孢杆菌（Bt）生物杀虫剂的可行性。作为污泥发酵的补充碳源,废糖蜜添加比例低于2.0%（质量比）时,对Bt的生长、代谢、晶体蛋白合成以及毒效有良好的促进作用,当添加比例高于2.0%时则表现出抑制作用。通过改变废糖蜜添加比例,获得污泥与废糖蜜的最佳配比：即在含固率为3%的污泥中添加1.5%（质量比）的废糖蜜。此配比对Bt生长代谢最为有利,活菌数与活芽孢数最大值可分别达到4.17×10⁸和3.60×10⁸CFU?mL^-1,发酵48 h后,发酵液中晶体蛋白产量约为1.96 mg?mL^-1,毒效788 IU?μL^-1,高于其他复配培养基。此外,本研究表明,晶体蛋白产量与发酵液生物毒效有显著相关性,晶体蛋白含量可作为一种简单可靠的Bt发酵性能表征指标,在Bt生产中有一定实用价值。