朽木中白腐真菌的选育及对木质纤维素降解性能研究

从自然界腐朽木材上分离筛选出白腐真菌,并对其降解木质纤维素的能力进行了分析.通过选择培养基富集培养、PDA培养基划线分离初步筛选菌株,利用显微镜观察、生长曲线的变化及木质素氧化酶的显色反应复筛,通过滤纸条崩解实验以及稻草固体发酵实验分析白腐真菌的木质纤维素降解能力.结果表明,选育出的B2菌与E5菌株形态特征符合白腐真菌的生物特性,且存在木质素氧化酶,培养第6天菌株对应的滤纸失重率可达31.04%和25.59%,固体发酵20天后木质素降解效率为33.7%和30.7%.B2菌和E5菌株均具有较强的降解木质纤维素的能力,且B2菌株的降解效果优于E5菌株.     

液体深层发酵桦褐孔菌对不同来源木质纤维素的降解

桦褐孔菌作为白腐真菌的一种,能够降解木质纤维素,通过往桦褐孔菌液体深层发酵培养基中分别添加甘蔗渣、稻秆、麦秆、花生壳这4种不同来源的木质纤维素,研究在液体深层发酵条件下,桦褐孔菌对4种木质纤维素中的木质素、纤维素、半纤维素成分的降解规律.结果表明,桦褐孔菌对稻秆、麦秆、甘蔗渣、花生壳中木质素的降解率分别是74.8％,73.2％,58.5％,70.2％;对半纤维素的降解率分别是48.3％,71.6％,49.1％,67.6％;对纤维素的降解率分别是61.7％,48.9％,49.0％,66.2％.本次实验极好地印证了桦褐孔菌能够有效降解木质纤维素的特点,为今后大规模利用桦褐孔菌降解一些废弃木质纤维素奠定了基础,减少了秸秆类物质直接焚烧对环境造成的破坏,为充分利用木质纤维素资源提供了新的思路.     

O3/Na2S2O8耦合体系处理垃圾渗滤液生化出水

为提高垃圾渗滤液生化出水的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、色度以及氨氮的去除效率,在不同的臭氧通气量、过硫酸钠投加量、pH、反应时间等反应条件下,研究了臭氧过硫酸盐耦合体系对于垃圾渗滤液生化出水的氧化效果.实验结果表明:COD、色度和氨氮的去除率随着过硫酸盐、臭氧通气量、反应时间的增加而增大,并且溶液pH为10的环境更有利于用臭氧过硫酸盐体系氧化降解污染物,在臭氧通气量为0.8 g/h、过硫酸钠投加量为10 g/L、pH为10、反应时间为200 min的条件下,废水的COD、色度和氨氮的去除率分别达76.3%、92.0%和55.4%.相较于单一过硫酸盐氧化方式,在过硫酸盐氧化过程中加入臭氧,处理效果显著提高,臭氧氧化与过硫酸钠氧化产生了一定的协同效应.     

基于生物质本体特性的餐饮废水处理效果研究

利用核桃壳、木屑、甘蔗渣、水葫芦4种生物质作为吸附剂吸附处理餐饮废水,分析表征这4种材料的本体特性,考察生物质投加量、吸附时间、pH值和生物质粒径等因素对COD去除率及油的吸附量的影响.研究表明：生物质中纤维素与木质素的比值越高、比表面积越大吸附性能越好.4种吸附材料对COD去除率从大到小的顺序为甘蔗渣、水葫芦、木屑、核桃壳;对油的吸附量从大到小的顺序为水葫芦、木屑、甘蔗渣、核桃壳.     

纤维素在醇-水溶剂中水解及集总动力学研究

利用固定床式反应器研究了热压醇-水混合溶剂中处理木质纤维素制备还原糖的工艺条件及动力学.通过对不同反应温度、反应压力、不同溶剂等因素进行考察,发现在温度250℃、压力17 MPa、乙醇-水混合体积比1∶1时,还原糖的收率可达67.53%.以木质纤维素水解过程进行分段集总,提出了三集总动力学,拟合出了17 MPa下,乙醇加入前后,木质纤维素降解的表观活化能分别为119.497和56.784 kJ/mol.结果表明,乙醇-水作为溶剂时更有利于木质纤维素的降解,提高还原糖收率.     

不同稻草投加量对SRB去除硫酸盐的影响

目的以稻草作为碳源,研究不同相对投加量对硫酸盐还原菌（SRB）处理硫酸盐废水的影响,确定去除硫酸盐的最佳稻草相对投加量．方法利用静态试验,在6组反应器（R1-R6）中接种富含SRB活性污泥,pH在7-7．5,T=35℃,w（SO4^2-）=2000mg／L的厌氧环境下,分别投加1g,5g,10g,15g,20g,25g稻草,测定体系中SO4^2-、COD、VFA、pH等指标变化情况．结果6组反应器硫酸盐去除率分别为7．72％,67．52％,100％,100％,100％,VFA去除率分别为89．45％,70．48％,32．12％,20．67％,19．58％,15．79％．R1、R2中COD去除率均达到100％,R3～R6中COD质量浓度不断增加．反应体系中C、N、P质量比为m（C）：m（N）：m（PR1）=7：6．5：1,m（C）：m（N）：m（PR2）=100：5：1,m（C）：rn（N）：m（PR3-R6）远大于100：5：1,碳硫质量浓度比为w（COD）／w（SO4^2-）R1=0．028,w（COD）／w（SO4^2-）R2=0．417,w（COD）／w（SO4^2-）R3-R6〉3．体系中pH均呈现出先降低后上升的趋势．结论稻草相对投加量为5g时,硫酸盐的处理效果最佳,此相对投加量下w（COD）／w（SO4^2-）值接近SRB完全降解硫酸盐的理论值0．617,SO4^2-、COD与VFA去除率较高,1g稻草去除0．132g硫酸盐,反应体系中C、N、P质量比与pH均达到SRB适宜生长的环境条件．     

一株硫酸盐还原菌的脱硫特性研究

采用平皿夹层厌氧法,从糖蜜酒精废水处理反应器中分离到一株高效硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB,命名为SRB-22),在三角瓶中对其进行脱硫性能研究.实验结果表明,当SRB-22较佳的SO2-4去除pH值范围为7～9时,去除温度范围为30～35 ℃;随着初始SO2-4浓度的加大,SRB-22对SO2-4的去除率降低,降解时间延长.当COD/SO2-4比值在2.4以上时,SRB-22对SO2-4盐的去除率在第5天可以达到90%;Fe2+在一定浓度范围内可以提高硫酸盐的去除率.     

白腐工程菌处理TNT炸药废水的研究

采用单因素寻优及正交方法研究了时间、温度、pH值、木质素用量等因素对白腐菌降解TNT炸药废水的影响。结果表明,当反应时间为48h,生化温度为℃,pH值为5,木质素投加量为n3时,TNT废水的COD去除率为99％。本文还对白腐菌降解TNT废水的动力学过程进行了探讨。     

零价锌还原水中痕量亚硝基二甲胺的效能

为去除水中亚硝基二甲胺(NDMA)污染,研究采用零价锌还原降解水中痕量亚硝基二甲胺(NDMA)的效能,考察反应体系中锌粉投量、NDMA初始质量浓度、溶解氧、pH值、反应温度等对处理效果的影响.结果表明:零价锌可以有效还原降解NDMA,锌粉初始投量为10 g.L-1时,反应14 h后去除率可达99%以上;水中溶解氧和NDMA初始质量浓度对去除率的影响不大;pH值和温度对零价锌还原降解NDMA的影响显著,pH值越小,温度越高,反应进行得越快.     

蜡样芽孢杆菌对稻草的降解作用

为了研究一株蜡样芽孢杆菌(Bacillussp.X10-1-2)对稻草的降解作用,测定了发酵过程中发酵液的纤维素酶和半纤维素酶活、可溶性总糖和还原糖浓度以及底物残渣重、残渣结晶度、傅立叶红外光谱和表面结构的变化.发现在发酵过程中蜡样芽孢杆菌菌体产酶的过程也就是木质纤维素的降解糖化过程.上清液中的纤维素酶活和半纤维素酶活分别在发酵进行到第8 h和20 h时达到最高峰.总糖含量于4 h达到最高值,然后下降到一定程度后保持恒定.还原糖含量随发酵进行不断下降,达到一定值后保持恒定.该菌株对稻草长达5 d的降解过程中结晶度变化十分显著,第3 d时达到最高峰,而后又迅速下降.此菌株对稻草中各组分都有一定降解,其中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为3.35%、0.91%和2.81%.该菌株主要降解稻草的薄壁细胞,使薄壁细胞发生严重皱缩.这预示,该菌株在造纸工业具有良好的应用前景.     

可降解木质纤维素的双菌共生菌丝球的制备

以共固定化菌丝球的产酶能力作为指标,将木质素降解菌G-13和纤维素降解菌X10-1-2进行共固定,探讨了X10-1-2的接入时间、接种量、pH值、摇床的转速和温度对菌丝成球和产木质纤维素酶的影响。结果表明,当G-13与X10-1-2同时接入、纤维素降解菌的接种量为20 mL(100mL培养基),培养基的pH值为5、摇床转速为160 r/min、温度为28℃时,锰过氧化物酶、漆酶、木质素过氧化物酶、纤维素酶和半纤维素酶的酶活达到最高,分别为31.246 U/L、16.048 U/L、157.528U/L、197.063 U/L和215.81 U/L。X10-1-2与G-13在共固定过程中,具有互补的性能,在产酶的过程中发挥了协同的作用,促进了木质素降解酶的分泌。所获得的双菌共生菌丝球的球体为白色,表面光滑,大小均匀,具有一定的机械强度,能够满足实践应用的需求。     

秸秆降解菌株CKB的降解特性与机理

从常年水稻种植土壤中筛选出1株能够高效降解秸秆的菌株CKB,经过ITS序列分析鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。在常温正常土壤环境中,秸秆经该菌35 d降解,失重率可达49%。进一步考察了CKB对于纤维素和木质素的降解能力,72 h时纤维素转化葡萄糖质量浓度为0.554 g/L,木质素降解量达到0.607 g/L;同时也考察了不同底物质量浓度、pH、温度对于纤维素和木质素降解效果的影响。通过SEM观察秸秆降解前后的结构变化,并利用Pyrolysis⁃GC/MS手段对降解产物进行检测与表征,证明了秸秆腐化变黑产物为腐殖酸的经典组分,且CKB在低温环境也有良好的降解效果,阐释了黑曲霉CKB的秸秆降解机理。     

N-取代丁二酸一酰胺化合物的合成及表征

以丁二酸酐为原料,分别与2-氨基吡啶、N-甲基哌嗪、对氯苯胺、苯胺、叔丁胺进行酰化反应合成了相应的N-取代丁二酸一酰胺目标化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、和Ⅴ,该类反应的最佳反应条件为:丁二酸酐与胺类化合物的反应摩尔配比为1∶1,反应温度15℃,反应时间为5 h,反应介质二氯甲烷的用量为160 mL。在优化条件下,目标化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、和Ⅴ的最高产率分别为85.6%、82.4%、78.4%、74.3%和71.9%。合成产品均通过重结晶进行了纯化,并通过核磁共振氢谱进行了确证。     

高铁酸钾氧化降解活性艳蓝KN-R

采用高铁酸钾氧化降解活性艳蓝KN-R溶液。结果表明:溶液初始pH值、反应时间、活性艳蓝KN-R溶液初始质量浓度及高铁酸钾投加量等因素对活性艳蓝KN-R溶液的降解有明显的影响。最佳反应条件为:溶液初始pH值为4.0,反应时间为10 min,染料初始质量浓度为20 mg/L,高铁酸钾投加量为1.0 g/L。在最佳条件下,活性艳蓝KN-R溶液完全脱色,染料脱色率和COD去除率分别为99.5%和76.8%。     

铁改性锰矿对砷的吸附性能研究

研究了影响铁改性锰矿除砷效果的各种因素,并对改性前后锰矿的吸附等温线进行了研究。结果表明,铁改性的最佳浓度为20g/L。在改性锰矿投加量为0.100 0g、反应温度为20℃、反应时间为60min、pH为3.0的条件下,对质量浓度为200μg/L的含砷水样,改性锰矿对As(Ⅴ)的去除率高达98.34%,而对As(Ⅲ)的去除率只有85.11%。水中Ca2+、Fe3+有增强砷的去除效果的趋势;SiO23-、CO23-和HCO3-能明显降低其去除效果。正交实验表明,SiO23-对改性锰矿除砷效果的影响大于CO23-,反应温度和时间对其影响则较小。改性前后锰矿的吸附等温线表明,在反应温度为20℃、改性锰矿投加量为0.100 0g的条件下,改性锰矿对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的饱和吸附量分别为1.701 5mg/g和2.112 0mg/g,分别比改性前提高了96.77%、87.23%。     

反硝化抑制硫酸盐还原菌活性机理及应用

根据目前油田杀灭硫酸盐还原菌的状况,提出反硝化抑制硫酸盐还原菌活性的设想.综述了反硝化抑制硫酸盐还原菌活性的机理,及其在国外油田污水处理中工程应用的效果、影响因素和存在的不足.提出在机理研究中,加强蛋白组学和环境基因组学方面的研究,特别是投加抑制物质如硝酸盐、反硝化细菌等对硫酸盐还原菌本身的基因和蛋白表达的影响,代谢途径的抑制研究,加强微生物分子生态学方法在理论研究和工程实践中的应用.同时对该机理在我国大庆油田的应用提出一些研究思路.     

硫酸盐还原菌处理重金属离子

以Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Fe2+的去除率为指标,研究了初始pH值、培养温度、时间、重金属初始浓度对硫酸盐还原菌处理重金属离子效果的影响。结果表明,硫酸盐还原菌的最佳处理条件为:pH值为7,温度为35℃,时间为6 d,且初始浓度越低去除率越高。在此条件下,各重金属离子去除率分别达到99.00%、96.70%、92.24%、98.00%、93.80%。实验数据可为硫酸盐还原菌处理酸性矿井废水重金属污染提供技术支持。     

起动条件对硫酸盐还原菌活性的影响

利用UASB(UpflowAnaerobicSludgeBed)反应器,研究了不同起动条件对硫酸盐还原菌活性的影响.从两个方面对污泥中硫酸盐还原菌进行了考察(1)废水中硫酸盐的去除率比较;(2)污泥的产甲烷活性及产硫化物活性比较.试验发现,COD/SO42-比值是影响硫酸盐还原菌活性的最主要因素.     

NO2-促进剩余污泥水解新原理：Fe(Ⅱ)氧化与Fe(Ⅲ)还原

剩余污泥的水解破壁是其厌氧消化的限速步骤。投加Fe （Ⅲ）氧化物可富集具有异化铁还原功能的Fe （Ⅲ）还原菌,强化复杂有机物的分解,是一种促进剩余污泥水解破壁的有效手段。然而,在实际工程中,连续投加Fe （Ⅲ）氧化物不经济。亚硝酸盐作为反硝化中间产物,被报道能促进污泥水解破壁,同时可将污泥中的Fe （Ⅱ）化学氧化为Fe （Ⅲ）,但对于亚硝酸盐引发的Fe （Ⅱ）氧化和Fe （Ⅲ）还原过程对污泥水解破壁及后续厌氧消化的影响却鲜有报道。向剩余污泥中添加亚硝酸盐,发现其中97.3%的Fe （Ⅱ）被氧化为Fe （Ⅲ）,进而参与异化铁还原。扫描电镜和三维荧光光谱结果表明,添加亚硝酸盐组污泥水解破壁明显,有机物大量释出;微生物群落分析表明,添加亚硝酸盐组反硝化细菌和Fe （Ⅲ）还原菌显著富集。厌氧消化结束后,相比对照组（未添加亚硝酸盐）,添加亚硝酸盐组污泥减量化和累积甲烷产量分别提高21%和86%。     

页岩气返排水处理新工艺研究

通过投加聚合氯化铝(PAC)对压裂返排水进行预处理,然后利用臭氧的强氧化性杀灭返排水中的硫酸根还原菌(SRB细菌)、腐生菌(TGB细菌)和铁细菌(FB细菌),同时分解返排水中的高分子有机物,最后通过PTFE微滤膜进一步降低返排水的COD和盐度(SAL)。结果表明:1)混凝沉淀单元PAC的最佳投加量为400mg/L,臭氧氧化单元臭氧投加量为3g/h时,臭氧氧化单元的停留时间为20 min,然后经过PTFE微滤膜处理后,可以有效去除返排水中的SRB细菌、TGB细菌和FB细菌,其含量均低于检出限,SS的平均去除率达到99.2%,同时该工艺还可有效去除压裂返排液的COD和SAL,其去除率分别为66.99%和21.11%;2)串联PTFE微滤膜可以有效提高SAL的去除率;3)膜清洗采用水力冲洗后用5%的NaClO反冲洗的方法,通量恢复近100%。