餐厨垃圾发酵产氢中比产氢率与pH值的关系

采用经热(80℃,15 min)预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了在600 W、4 min微波预处理条件下,餐厨垃圾中温批式发酵产氢中比产氢率与pH值的关系。结果表明:餐厨垃圾发酵产氢的延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积分数分别为4.03 h、18.58 mL/(gVS.h)、254.89 mL/gVS、54.6%,具有较高的产氢能力;在餐厨垃圾的发酵产氢体系中,pH值与比产氢率之间存在着非常密切的关系。随着餐厨垃圾发酵酸化的进行(pH值降低),同一时刻与之相对应的比产氢率先增大,而后逐渐变小。根据发酵过程中比产氢率与pH值的变化及pH模型,求得动力学常数Rmax、KH、KOH的值分别为21.9 mL/(gVS.h)、1.63×10-5mo1/L和1.45×10-6mol/L(回归系数为0.773 0),并求得餐厨垃圾连续发酵产氢的最佳pH值为5.31。     

餐厨垃圾发酵生产乳酸的工艺优化

为提高餐厨垃圾发酵生产乳酸的效率,采用Plackett-Burman和中心复合两种统计试验方法对影响发酵的因素进行初筛和优化.Plackett-Burman实验的结果表明,影响乳酸发酵的正向显著性因素有乳酸菌TD175、糖化酶、吐温80、纤维素酶;灭菌是负显著性因素.通过中心复合试验设计,确定最佳发酵工艺:乳酸菌接种量6.6%,糖化酶160U/g,纤维素酶60U/g,吐温800.08%,温度45℃.最佳工艺条件下发酵40h,乳酸产量能达到66.13g/L,每克干垃圾产乳酸0.53g.餐厨垃圾的乳酸发酵无需灭菌、无需额外营养物,具有良好的经济效益和应用前景.     

利用餐厨垃圾酒糟离心液制取糖化酶

为了缓解酒糟离心液对环境的污染,达到废物资源化的目的,以餐厨垃圾酒糟离心液和麸皮为基础培养基,经黑曲霉发酵制取糖化酶.采用Plackett-Burman试验优化产糖化酶培养基,并对比自制糖化酶和工业酶制剂应用于餐厨垃圾乙醇发酵的能力.结果表明硫酸铵、氯化铵、酵母粉、豆饼、玉米粉、硫酸镁、磷酸氢二钾、氯化钙等8个因素中氯化钙为影响发酵的显著性因素.当氯化钙添加量为0.2%时,所产糖化酶的酶活最高,达3404.44 U/ml.自制糖化酶与工业酶制剂应用于餐厨垃圾酒精发酵时的酒精产量仅差6%.表明自制糖化酶可替代工业糖化酶运用于餐厨垃圾酒精发酵工艺中,这不仅可降低糖化酶的生产成本和餐厨垃圾酒精发酵成本,同时也可减少酒糟离心液对环境的污染.     

NaOH预处理对木薯渣厌氧发酵产沼气的影响

为研究NaOH预处理对木薯渣厌氧发酵产沼气的影响,采用不同质量浓度的NaOH溶液(0.5%、1.0%、2.0%和3.0%)对木薯渣进行浸泡处理,浸泡温度100℃,持续时间3 h,以去离子水处理木薯渣作为对照。浸泡处理后残渣经过水洗,在发酵温度为35℃、初始pH为7.0条件下,以厌氧污泥为接种物(接种比3∶7,干重计)进行中温厌氧发酵。碱预处理可降低木薯渣中淀粉、纤维素和木质素的含量,随预处理中NaOH浓度增加,其中木质素的去除率依次为60.1%、80.6%、83.6%和86.1%。在厌氧发酵初期,对照组和碱预处理后木薯渣残渣均发生快速酸化和VFA累积,添加NaOH,调节pH有效避免了VFA的持续累积,发酵结束后各反应器内VFA均低于350 mg/L。NaOH预处理提高了木薯渣的产气效率,最佳的NaOH浓度为0.5%,此时沼气产率为0.427 m~3/kg VS,比对照组提高了68.3%。     

α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸乙酯水解酶产生菌发酵培养基的响应面优化

对耐酪氨酸冢村氏菌(Tsukamurellatyrosinosolvens)E105菌株生物拆分外消旋体α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸乙酯制备左乙拉西坦关键手性中间体(S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸的发酵培养基进行优化,以提高其产酶活力.首先考察了碳源和氮源对菌种产酶活力的影响,并通过PlackettBurman实验得出影响该菌株产水解酶的最主要因素为酵母粉质量浓度和初始pH值.继而采用中心组合实验并结合响应面分析优化发酵培养基组成,确定了最佳的酵母粉质量浓度为12.1 g/L,最佳的初始pH值为7.06.在优化的条件下酶活力可达1 024.6 U/mL,较优化前提高了67％,表明采用响应面法优化发酵培养基组成是提高该菌株产酶活力的有效途径之一.     

葡萄糖对光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸的影响

在30L发酵 罐中研究了初始葡萄糖质量浓度和补料方式对光滑球拟酵母WSH－IP303发酵生产 丙酮酸的影响,实验确定116.4g/L左右是较为适宜的初始葡萄糖质量浓度,发酵8h时丙酮酸质量浓度和产率分别为58.0g/L和0.516g/g。采用初始葡萄糖质量浓度为53.4g/L,发酵24h分批补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵64h时丙酮酸质量浓度和产率分别为60.2g/L和0.559g/g;采用初始葡萄糖质量浓度为62.6g/L,发酵24h开始连续补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵72h时丙酮酸质量浓度和产率分别为63.3g/L和0.586g/g,与葡萄糖总质量浓度相似（115g/L）的分批发酵相比,丙酮酸产量分别提高了3.8%和9.1%。实验结果表明：适宜的初始葡萄糖质量浓度能促进光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸;尽管葡萄糖补料培养可迁度提高丙酮酸的产量及产率,但生产强度却有所下降。     

餐厨垃圾高效好氧堆肥过程参数的影响因素研究

为了考察环境温度、初始含水率、通风量和填料量等因素对餐厨垃圾堆肥进程的影响,分别选用3组卧式反应器进行了4因素3水平完全试验和正交试验,对堆料温度、水溶性COD和pH值等餐厨垃圾好氧堆肥过程参数在不同条件下的变化规律进行了研究.结果表明：环境温度、通风量、初始含水率和填料量等不同影响因素对餐厨垃圾好氧堆肥过程均具有显著影响.环境温度、通风量、含水率和填料量等4因素对堆肥减量化率的影响显著性顺序为含水率〉环境温度〉填料量〉通风量.     

模拟淀粉废水厌氧发酵生物制氢

采用连续流和静态试验进行了模拟淀粉废水厌氧发酵法生物制氢,探讨了有机负荷（OLR）和pH值对产氢能力和液相末端产物的影响。在连续流反应器中,发酵气体产量和氢产量随负荷的增加而升高;当发酵类型为乙醇型,pH 3.9,有机负荷率为22.0 kg COD/(m3·d)时可同时获得最大气体产量和氢气产量;最大比氢产率为87.5?ml H2/g淀粉。在静态试验中,初始pH值在3.5～4.3时,氢气产量随着pH值增加而增加;pH值范围在4.3～5.0时氢气产量先是下降随后保持稳定,pH?4.3时获得最大氢气产量,最大比氢产率为80?ml H2/g淀粉。结果表明,淀粉废水可以作为厌氧发酵法生物制氢底物。     

接种物预处理对泔脚发酵产氢的强化研究

采用经微波(850 W,4 min)+pH9.0预处理的泔脚为发酵底物,以预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了接种物的未预处理、热(80℃,15 min)预处理、热(80℃,15 min)+pH6.0预处理对泔脚中温(36℃)批式发酵产氢的影响.(1)Gompertz模型拟合结果表明:3个预处理方案的泔脚发酵产氢延迟时间λ分别为7.68、5.06、2.04 h,泔脚中挥发性固体最大比产氢率分别为3.05、10.10、9.24 mL/g·h,泔脚中挥发性固体产氢率分别为43.54、167.10、161.93 mL/g,生物气中氢气的最高体积含量分别为18.4%、41.2%、47.2%.结合药剂的费用,热(80℃,15 min)预处理具有更大的产氢优越性.(2)泔脚的发酵产氢过程也是一个酸化过程,发酵产氢结束后,3个预处理方案的发酵产氢余物的pH值在4.70～5.10,pH值均有较大幅度的下降.     

预处理 /EGSB/A2O-AO 处理餐厨垃圾渗滤液的工程应用

餐厨垃圾渗滤液包含大量油脂、淀粉类有机物,并具有高化学需氧量（COD）、高固体悬浮物浓度（SS）、高氨氮、富营养化潜势等特点。目前,对于餐厨垃圾渗滤液的处理方法有物理 / 化学预处理方法、卫生填埋处理法、生物处理方法和多种联合处理方法。考虑到餐厨垃圾渗滤液的复杂性、处理工艺的经济性,以及实际采样取得的餐厨垃圾 COD/TN=17.73>8,TP/BOD5=0.029<0.06,含水率达 82.74%,含油率达 3%,宜采取预处理 /EGSB/A2O-AO 方法。该方法使得餐厨垃圾渗滤液的 COD、BOD5、氨氮、TN、TP、SS 的去除率分别达到99.12%,99.48%,99.35%,99.24%,98.51%,94.51%,最终出水满足 GB/T 31962-2015《污水排入城镇下水道水质标准》。本工程为餐厨垃圾渗滤液少量化、就地处理提供参考,可为目前餐厨垃圾渗滤液集中处理提供补充。     

基于BP神经网络的产絮菌发酵参数的优化

为优化对产絮菌克雷伯氏菌(Klebsiella. sp.)的发酵参数,首先用正交实验量化絮凝菌发酵参数对絮凝率和产率的影响度,确定温度、摇床转数、pH 3个影响度较高的发酵参数作为神经网络的输入,絮凝率和产率为输出,同时设计了训练样本．经过反复训练,建立了准确度高、误差小的预测模型,并利用该模型实现发酵参数双指标的全局优化,其最优发酵条件为温度33 ℃、摇床转数141 r／min、pH 7.90,经验证此条件下实际絮凝率和产率分别为92.67％和2.180 9 g／L,絮凝率提高了4.08％,产率提高了14.36％,使生物絮凝剂产量低的问题得以初步改善．利用所建立模型预测生物絮凝菌F+在发酵罐中的发酵过程,仿真误差较小．     

玉米秸秆的预处理及以其产品饲养黑水虻的研究

随着我国农村经济的快速发展,农村垃圾日渐增长,为了减少农村环境污染而进行此研究。利用发酵技术对农村废弃物进行处理,在外源微生物条件下,研究了玉米秸秆和鸡粪在不同碳/氮质量比条件下发酵,考察了其主要物质的变化规律。然后将发酵产物用于饲喂黑水虻幼虫,对黑水虻幼虫进行生长指数和营养成分分析。结果表明:发酵过程中pH值先上升后下降最后稳定在6.5～7.0,堆料中有机质、粗纤维含量均呈现出下降的趋势,粗蛋白含量均有不同程度的增长。在碳/氮质量比为25的情况下发酵效果最好,其中各主要物质变化为:有机质降解率13.91%,粗纤维降解率25.63%,粗蛋白增长率129.84%。喂养黑水虻效果最好的饲料是初始碳/氮质量比为30的发酵产物与餐厨垃圾按质量为1∶1混合。其饲养的黑水虻幼虫粗蛋白含量和粗脂肪含量均达到最高,分别为38.70%和30.27%。     

餐厨垃圾单相厌氧消化系统酸化预警指标

针对餐厨垃圾单相厌氧消化系统极易酸化、缺乏有效预警监控指标的技术瓶颈,在中温条件下利用自行设计的单相厌氧消化反应器,进行了实验室规模的启动、连续式单相厌氧消化系统运行试验,通过深入分析表征系统酸碱抵抗能力指标的变化规律,选取挥发性脂肪酸（VFA）、碳酸氢盐碱度与总碱度的比值（BA／TA）和挥发性脂肪酸总浓度与碳酸氢盐碱度的比值（VFA／BA）作为餐厨垃圾厌氧消化系统酸化抑制的指示性指标。当VFA／BA〉0．8、BA／TA〈0．4或VFA〉3000mg／L时,表明系统缓冲能力极小,应及时采取调控措施预防系统酸化;而当BA／TA≥0．8、VFA／BA〈0．4时系统碱度较高,可以在较高负荷下运行以提高系统的产气效率。     

高产S-腺苷蛋氨酸的酿酒酵母发酵条件的响应面法优化

利用Design Expert软件,采用Plackett-Burman(PB)设计和响应面法(RSM)对产S-腺苷蛋氨酸(SAM)的酵母菌株的发酵条件进行优化,PB实验设计及分析结果表明,接种量、L-Met质量浓度、发酵时间是影响SAM胞内产量的3个显著因素。在此基础上通过最陡爬坡实验逼近最大响应区域,并采用Box-Behnken实验设计及响应面分析确定了发酵产SAM的最佳条件为接种量10%,L-Met质量浓度为4.0g/L,发酵时间56h,发酵温度30℃,pH为6.0,在250mL三角瓶中装液量60mL,种龄24h,摇床转速180r/min。最终优化后的SAM胞内产量达到287.615 7mg/g,比初始产量提高1.38倍。     

丙酮／丁醇间歇萃取发酵

为了防止丙酮/丁醇发酵过程中代谢产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌(Closlridium acetobutylicum)的抑制作用,进行了萃取和发酵相结合过程的研究。从十三种有机化合物对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的毒性以及它们的物理性能出发,选出了油醇和混合醇(油醇和硬脂醇的混合物)作为丙酮/丁醇萃取发酵的萃取剂。和用正交试验考察了以油醇作萃取剂时,发酵温度、初始葡萄糖浓度和油水比等三因素对游离细胞、固定化细胞的无搅拌间歇萃取发酵的影响。根据正交试验结果,研究了发酵温度41/35℃、油水比1∶2和不同初始葡萄糖浓度时的间歇搅拌萃取发酵。当初始葡萄糖浓度为110(g/1)时,发酵结束水相丁醇浓度5.12(g/1)、折合水相丁醇浓度16.27(g/1)、折合水相总溶剂浓度33.63(g/1),发酵过程的葡萄糖利用率98.0％。总浓剂产率0.312。研究结果表明:萃取发酵可以减轻产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的抑制、提高初始葡萄糖浓度、减少生产过程的废水量,为降低产物分离的能耗和总溶剂的生产成本打下了基础。     

重组大肠杆菌生产人表皮生长因子的发酵条件

通过质粒转化实验,获得了较好的产hEGF重组菌,对重组菌发酵进行优化,获得最佳初始糖质量浓度为5g/L、蛋白胨20g/L、酵母抽提物10g/L、（NH4）2HPO43．5g／L、Amp100mg/L;最佳接种时间为种子液生长到5－6h,即菌体OD值在1．0－2．0;诱导剂最佳添加时间为8h,即菌体OD值在8．0左右,通过流加发酵进行高密度培养,可使重组菌的hEGF的产率达102mg/L,比优化前提高了近30％。     

生物转化法水解牛蒡子苷制备苷元

采用黑曲霉CGMCC No.2594发酵产生的β-萄糖苷酶酶液水解牛蒡子苷制备牛蒡子苷元.黑曲霉CGMCC No.2594发酵生产β-葡萄糖苷酶的最佳产酶时间为7 d.水解时添加200mmol/L的硫酸镁有利于提高牛蒡子苷元产率.β-萄糖苷酶酶液放置于4℃冰箱中冷藏15 d仍然具有较高的酶活.当牛蒡子苷初始浓度为0.3 mmol/L,添加200 mmol/L硫酸镁,最佳初始pH值为6.0,最佳温度为30℃,摇床转速为150 r/min时,β-葡萄糖苷酶酶液水解牛蒡子苷36 h牛蒡子苷元的产率可以达到94.7%.在36 h内黑曲霉CGMCC No.2594发酵产生的β-葡萄糖苷酶酶液水解牛蒡子苷的过程符合Monod方程,动力学常数Vm=1.7×10-2 mmol/(L·d),Km=2.2×10-1 mmol/L,实验数据与模型数据能够很好地吻合.     

毛木耳5.584产漆酶发酵条件优化及降解麦麸的研究

漆酶在木质素分解过程中起着重要作用,毛木耳5.584产漆酶的能力较强且产生的漆酶具有较强的稳定性。为了深入了解该菌株发酵产漆酶的水平以及对麸皮的降解作用,在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken中心组合原理设计四因素三水平响应面试验,以麸皮质量浓度、Cu2+质量浓度、培养基初始pH值、摇瓶转速为自变量,漆酶活性为响应值,确定最优的液态发酵工艺参数:麸皮质量浓度41.50 g/L、Cu2+质量浓度1.30 g/L、培养基初始p H 5.18、摇瓶转速182 r/min,优化后发酵液的漆酶活性达到188.54 U/m L。对菌株降解麸皮的效率进行了测定,优化后菌株对小麦麸皮木质素的降解率达到68.72%,是优化前的1.9倍。毛木耳5.584的液态发酵条件优化后,不但提高了产漆酶的活性,也提高了对麸皮的降解效率,表明该菌株在麸皮综合应用方面具有良好的前景。     

生物拆分制备(S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸工艺研究

耐酪氨酸冢村氏菌(Tsukamurella tyrosinosolvens)E105可选择性催化(R,S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸乙酯生物拆分制备左乙拉西坦关键手性中间体(S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸.通过单因素实验和响应面法对菌株产酶培养条件进行优化,并考察含酶静息细胞催化制备(S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸的反应过程.结果表明:最优产酶培养条件为装液量30%,接种量4%,发酵36h;培养基组成为葡萄糖17.70g/L,酵母膏16.53g/L,NH4Cl 9.5g/L,K2HPO42g/L,KH2PO41g/L,NaCl 0.6g/L,MgSO4·7H2O 0.5g/L,初始pH值7.32.在优化条件下,酶活力为19.33U/g,细胞干重达4.13g/L,分别较优化前提高了32.6%和60.1%.当细胞加量为30g/L,底物浓度60mmol/L,反应体系为300mL,拆分24h后,产率和ee值分别为48%和99%,(S)-α-乙基-2-氧-1-吡咯烷乙酸浓度达28.8mmol/L,较优化前提高了32.1%.     

活性炭纤维负载Pd/Sn电催化高浓度硝酸盐废水的优化研究

以活性炭纤维负载Pd/Sn(4∶1)为电催化还原阴极,采用单因素实验与正交试验方法,研究了高浓度硝酸盐废水电催化还原处理过程中NO3--N去除量、N2选择率与电流、初始pH、初始硝酸盐浓度、溶液循环流速等的相关性,并优化了电催化还原工艺参数.实验结果表明,电流、电流与初始pH交互作用为NO3--N去除的主要控制因素,电流、初始硝酸盐浓度为N2选择率的主要控制因素.电流=0.68A、pH=6.4、初始硝酸盐浓度=250mg/L为"脱硝产氮气"的最佳反应条件.在此条件下反应6h,NO3--N从250mg/L降至200mg/L以下,N2-N最大生成率超过48%,催化剂活性达到20mg/(g·h).