产氢发酵细菌培养基的选择和改进

高效产氢菌株的筛选与分离是生物制氢技术应用的重要基础之一,现有培养基都存在一定缺陷,为分离到高效产氢菌株,提出 LM 系列培养基配方,并通过产氢发酵细菌的分离和生长实验,确定了培养基的强还原剂为半胱氨酸,pH 值为6.根据培养基对厌氧菌的分离数量、种类和培养基成分的分析,选择 LM-1培养基为产氢发酵细菌的分离培养基.LM-1培养基分离出的5株高效产氢发酵细菌属于4个菌属,其中拟杆菌属、克雷伯氏菌属是国际上尚未分离到的高效产氢发酵细菌.利用 LM-1培养基进行高效产氢细菌分离操作,得到较好的效果.     

发酵产氢细菌分离培养的厌氧实验操作技术

厌氧产氢细菌的分离纯化与培养是发酵法生物制氢技术的基础课题之一,现有厌氧细菌的分离制备技术和培养基分别存在着操作繁琐和成份复杂问题．通过厌氧培养技术比较和细菌生长试验,确定了“煮沸吹氮去氧,固液交替分离”的厌氧产氢细菌分离纯化培养程序,改进了Hungate技术和建立了新的宽体窄颈培养瓶平板技术,通过培养基组成成份的增减和细菌增长、种类和数量的研究确立了厌氧发酵产氢细菌的分离和富集培养基．利用这些厌氧培养技术,已成功分离培养了550余厌氧菌株系．     

混合菌种非固定化技术制氢反应器产氢效能

为了研究混合菌种非固定化技术生物制氢反应器的产氢效能，实验采用厌氧Hungate技术和MPN法，从采用混合菌种非固定化技术的生物制氢反应器厌氧活性污染中分离到210株优势发酵菌株，其中18株为产氢细菌（HPB）。实验结果表明，主要决定反应器产氢效能的因素是反应器内HPB的数量和活性。采用混合菌种非固定化技术可以充分发挥HPB的产氢活性，但是由于反应器内HPB的数量和比例不高，大大制约了混合菌种非固定技术生物制氢反应器效能的充分发挥。针对这一结论，提出采用有自絮凝能力的高效产氢细菌进行快速启动和投加高效产氢菌株的方法提高生物制氢反应器的产氢效能。     

几种金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用

金属离子Fe2 + 、Ni2 + 、Mg2 + 在生物产氢机制中有着重要作用 .在适当浓度下 ,研究金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用 ,是解决细菌产氢效率不高这一关键问题的有效手段之一 ,也加快了发酵法生物制氢技术产业化进程 .间歇实验结果表明 ,铁、镍和镁等金属离子对高效产氢细菌———B4 9产氢能力有明显的促进作用 ,使B4 9的最大产氢速率和平均产氢速率分别由 8 6 5和 0 36mmol·(g·h) -1提高到 2 8 0 1和1 95mmol·(g·h) -1.3种离子对B4 9产氢能力促进作用的顺序为Fe2 + >Ni2 + >Mg2 + ,Fe2 + 和Ni2 + 是促进发酵产氢的直接因素     

有机废水产酸发酵典型类型的产氢能力

通过连续流搅拌槽式反应器的运行,比较了丙酸型发酵、丁酸型发酵和乙醇型发酵等3种不同有机废水产酸发酵类型的产氢能力.在进水COD浓度为5 000 mg/L、HRT 8 h、(35±1)℃等条件下,丙酸型发酵厌氧活性污泥的比产氢速率平均仅为0.022 mol/(kgMLVSS·d);丁酸型发酵的产氢能力平均为0.57 mol/(kgMLVSS·d),是丙酸型发酵的25.79倍;乙醇型发酵厌氧活性污泥的平均比产氢速率为2.89 mol/(kgVSS·d),是丁酸型发酵的5.1倍,是丙酸型发酵的131.65倍.乙醇型发酵是有机废水发酵法生物制氢的最佳产氢发酵类型.     

HRT对发酵产氢厌氧活性污泥系统的影响

HRT的改变可对发酵产氢厌氧活性污泥系统产生多方面的影响.在进水COD质量浓度为6 000 mg/L、35℃、不对进水pH值进行调节等条件下,发酵产氢厌氧活性污泥系统HRT从8 h降低为6 h时,其pH值、ALK分别从4.3和250 mg/L降低为4.2和180 mg/L,ORP从-380~-360 mV升高到-330~-300 mV,生物量虽然从8.7 gVSS/L降低到了7.2 gVSS/L,其产氢能力却从0.14 L/(gVSS.d)提高到0.22 L/(gVSS.d),液相末端发酵产物总量从1 106.1 mg/L增加为1 695.1 mg/L,作为乙醇型发酵目的产物的乙醇和乙酸的含量从90%减少为85%.HRT进一步降低为4 h时,系统内生态条件发生剧烈变化,其pH值、ALK、ORP分别为3.7、75 mg/L和-210 mV,生物量锐减至1.1 gVSS/L,同时乙醇型发酵演替为混合酸发酵,产氢能力下降为零.可见,多种因素可对发酵产氢厌氧活性污泥系统产生影响,而其中HRT是直接可控的第一影响因素.     

生物制氢反应器不同发酵类型产氢能力的比较

对生物制氢反应器乙醇型发酵和丁酸型发酵的产氢能力及其生态学特性进行了对比分析.结果表明,NADH/NAD 平衡调节是影响不同发酵类型产氢差异的主要原因.在有机负荷为40 kg/(m3.d)条件下,乙醇型产酸发酵菌群表现出较高的产氢能力,最大比产氢速率为550 m l/(gVSS.d),是丁酸型产酸发酵菌群比产氢速率的3.3倍.综合两种发酵类型特性、运行操作条件和制氢成本考虑,乙醇型发酵更适合作为生物制氢工业化生产的发酵类型.     

选育高效产氢细菌的诱变剂选择

为选育高效产酸产氢细菌,采用1-甲基-3-硝基-1-亚硝基胍(NTG)、紫外线+亚硝酸(UV+亚硝酸)和5-溴尿嘧啶+紫外线(5-BU+UV)对产氢发酵细菌Ethanoligenens harbinense ZGX4进行诱变处理,显示出不同的诱变效应差异.NTG只得到一种类型产氢突变株;紫外线+亚硝酸法获得5种突变体类型,且出现一种自絮凝很强、产氢能力提高约50%的突变类型.5-溴尿嘧啶+紫外线法获得2种突变类型,约80%的突变株的释氢能力呈现负增长趋势.实验证明,紫外线+亚硝酸法的诱变效应最好,高产氢能力突变株显示其菌落直径增大、颜色透明的变化特征.     

产氢细菌Ethanoligenens harbinense YUAN-3基因文库构建及分析

以高效产氢细菌哈尔滨产乙醇杆菌的模式菌株YUAN-3作为出发菌株,提取细菌总DNA,经过Sau3AI的不完全酶切,将2.5～5.0kb的片段连接入用BamHI酶切的pUC19质粒,转化入E.ColiDH5α中,构建菌株YUAN-3的基因组文库,得到克隆数接近9×103个,以最相近的梭菌属已报道的基因组平均大小4.6Mb计算,概括了其99%以上的基因组,达到了建库的理论值.随机挑取200个白色菌落进行测序,经分析得到的结果大多数与已经过全序列分析的产氢细菌的假想蛋白相近,其中有49个与其他菌株功能蛋白相似性超过70%的片段,包括叶酰聚谷氨酸合成酶、DNA拓扑异构酶、乙酰转移酶等,同时获得了7个功能蛋白或基因的完整开放阅读框.     

有机负荷对厌氧活性污泥发酵产氢系统的影响

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),通过改变进水COD浓度与水力停留时间(HRT)2种方式,考察了有机负荷(OLR)对厌氧活性污泥发酵产氢系统产氢特性的影响.结果表明,在维持HRT 8 h、(35±1)℃不变的条件下,CSTR发酵产氢系统在进水COD浓度为6 000 mg/L(OLR为18 kg/(m3·d))时可获得较高的产氢量,平均为10.96 L/d;当进水COD浓度提高到8 000 mg/L(OLR为24 kg/(m3·d))时,系统产氢能力迅速下降.在维持进水COD浓度为6 000 mg/L、(35±1)℃不变的条件下,HRT为6 h(OLR为24 kg/(m3·d))时,CSTR发酵产氢系统的最大产氢量为16.2 L/d;当HRT降至4 h(OLR为36 kg/(m3·d))时,反应系统逐渐丧失了产氢能力.有机负荷过高,将引起了厌氧活性污泥发酵产氢系统内pH、碱度、氧化还原电位等生态条件的剧烈变化,不仅导致了厌氧活性污泥的微生物群落结构的改变,同时严重抑制了微生物的代谢活性.     

矿井水中产氢细菌的分离、形态观察及培养

为了研究矿井水中产氢菌的性质,以义马矿矿井水为实验原料,并在常温下保存备用,采用斜面培养技术和细菌分离技术研究该矿井水中产氢菌的生理特征、分子生态学特征,然后对该产氢菌进行了不同稀释度的富集培养,研究了该产氢菌的性质及生长特点.结果表明,分离出来的产氢菌在显微镜下观察呈现棒状,球状,并发出荧光;通过稀释度法对细菌进行分离培养,得出了这种细菌的调整期,对数期,稳定期,衰亡期的时间段,由此判断出细菌的生长周期;富集培养前后细菌数目明显增加,表明了利用此培养基培养产氢菌并使其生长繁殖的可行性.产氢菌的发现,对于目前促进绿色清洁能源的开发具有重要的意义.     

Comparative analysis of hydrogen-producing bacteria and its immobilized cells for characteristics of hydrogen production

0　INTRODUCTIONConcerningglobalenvironmentalimpacts ,suchasthegreenhouseeffectandresourcerecovery ,theprospectsofusinghydrogenasanalternativeandsustainableenergysourcehavecontributedtoanintensivestudyofbiohydro genproductionfromrenewablebiomass .ManystudiesonbiohydrogengenerationhavebeenreviewedbyNandietal[1] andbyBenemann[2 ] .Thefermentativehydrogenpro ductionhasalwaysbeenconfrontedwiththeproblemoflowrateofhydrogenproductioncomparedwithothertech niquesforproducinghydrogen .Thismaybesol…     

含硫酸盐废水厌氧处理过程中底物的竞争

在含硫酸盐有机工业废水的厌氧处理过程中,硫酸盐还原菌和产甲烷菌以及产乙酸菌之间的竞争是不可避免的,值得注意的是有些硫酸盐还原菌可以和产甲烷菌或产乙酸菌构成一个有效的降解丙酸和丁酸的共生生物群.从增长动力学上看,硫酸盐还原菌在底物的竞争中占有明显的优势,但是有些因素诸如:温度,pH,以及游离态硫化氢的浓度也影响到它们之间的竞争关系.有几种硫酸盐还原菌还可以像发酵菌和产乙酸菌那样进行代谢活动.     

制氢装置的用能分析与改进研究

基于三环节能量流结构模型及能量与 分析计算,对某石脑油制氢装置的用能状况进行了综合分析评价,指出了过程用能的薄弱环节,以此提出了相应的用能改进措施;基于流程模拟优化计算,对改进流程进行了相应的技术经济评价,结果表明该热集成方案具有显著的系统节能降耗效果。     

好氧反硝化菌群的筛选及其培养条件的研究

从淮北焦化厂A2/O污水处理站二沉池的活性污泥中,采用焦化废水配制的牛肉膏蛋白胨固体培养基（DM100）分离纯化出7株反硝化细菌,并通过梯度添加焦化废水的平板驯化和液体驯化,在DO=2.5 mg/L的条件下复筛出4株具有抗逆性的优势好氧反硝化细菌,分别命名F4、F8、F9、F10.优势单菌株与组合菌群反硝化能力的对比试验表明,4株混合的好氧反硝化菌群生长快速稳定,在相同的试验条件下脱氮效率高于单菌株,48 h的NO3--N去除率为98.75%.4株混合菌群的最适生长条件为：35℃,pH=8.0,C/N比=5,接种量=25%（菌液浓度为（2~3）×107个/mL）.经过筛选和条件优化,优势菌群NO3--N去除率达到90%的降解时间由96 h降到18 h.     

产表面活性剂石油降解菌株的筛选及鉴定

从长期受油污的土壤中分离得到了7株降解石油类菌株,其编号分别为菌2-1、菌7-1、菌1-2、菌5-2、菌7-2、菌油3及菌油5.经形态观察、Biolog鉴定和16SrDNA基因序列分析,可鉴定菌2-1和菌7-1为粘质沙雷氏菌,菌1-2为居植物柔武氏菌,菌5-2、菌油3和菌油5都为克雷伯氏菌属,菌7-2为蜡状芽孢杆菌.其中,菌1-2、菌5-2和菌7-2能使发酵液的表面张力从36.10mN/m降低至20.20mN/m、20.74mN/m、21.78mN/m,表明这些菌所产生的表面活性剂能具有较强的乳化原油的能力,展现了较大的应用前景.     

Effect of Cu2+ concentration on hydrogen fermentation by mixed culture

The results of the study on the effect of Cu2+ concentration on hydrogen production using a glucose solution and mixed microorganisms from a 9.2 L laboratory-scale digester operated at 35 ℃ indicated the productions of hydrogen, volatile fatty acids (VFAs), ethanol and biogas were inhibited by the added Cu2 + which caused a reduction in the glucose degradation efficiency. The specific yields of hydrogen, ethanol and acetate decreased with increased Cu2+ concentration in the mixed microorganisms. When the Cu2 + concentration in the mixed microorganisms was almost an constant, the specific yields of hydrogen, ethanol and acetate were very similar. A 50% inhibition of hydrogen yield (ECso) occurred at a Cu2+ dosage of 0. 50 mg/L in the present investigation. Cu2+ in the external environment is accumulated in the mixed microorganisms. The Cu2 + speciation, using a sequential extraction technique, showed that the Cu2+ was present mainly bound to organic sites in the mixed microorganisms in the present investigation.