金冠豆角籽粒中α-淀粉酶抑制剂的纯化及抑制动力学的研究

目的 提取金冠豆角籽粒中α -淀粉酶抑制剂（α-amylase inhibitor, α-AI）并将其进行纯化,研究其抑制类型,确定α-淀粉酶抑制剂的及抑制效果。方法 以金冠豆角籽粒为原料,通过NaCl盐溶、硫酸铵沉淀提取将α-AI进行提取,使用G50、G75葡聚糖凝胶柱进行层析,以NaCl洗脱液进行梯度洗脱,收集蛋白峰后,检测α-AI对猪胰淀粉酶的抑制活性;用Lineweaver-Burk双倒数绘图法和Michaelis-Menton方程分析酶反应动力学,通过Linerweaver-Burk作图,探究α-AI的抑制类型。结果 金冠豆角籽粒中提取的α-AI蛋白含量为1.74 mg/mL,对猪胰淀粉酶抑制率为84.20%,半抑制浓度（semi-inhibition concentrationhalf maximal inhibitory concentration, IC50 ）IC50 为6.765677±0.627 63 mg/mL、蛋白含量为1.74 mg/mL。基于酶反应动力学,利用Lineweaver-Burk双倒数绘图法和Michaelis-Menton方程分析发现,不添加抑制剂组和添加抑制剂组的α-淀粉酶的酶解速率曲线几乎相交于原点,并且酶最大反应速率（Vmax）随着抑制剂浓度的增大而减小,米氏常数（Km）不变。结论 α-AI与猪胰淀粉酶的结合呈现可逆型非竞争性抑制。     

ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺特性及反硝化细菌群落特征的影响

为提高三维电极生物膜工艺脱氮效率,通过运行不同TOC与TN的质量浓度比(ρ(C)/ρ(N))条件下三维电极生物膜-硫自养耦合工艺(3BER-S),并建立基于反硝化特异性基因nirS克隆文库,研究了ρ(C)/ρ(N)对3BER-S运行特性及反硝化细菌群落的影响.结果表明:ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺的脱氮效率影响较小,不同ρ(C)/ρ(N)条件下的TN去除效率基本稳定在80%以上.ρ(C)/ρ(N)对3BER-S体系内的反硝化细菌种群结构和营养类型均有一定影响.高ρ(C)/ρ(N)条件下,反硝化细菌种类较少,Thauera(陶厄氏菌属)是体系内的优势菌群,脱氮作用以异养反硝化过程为主;当ρ(C)/ρ(N)降低时,反硝化细菌种类增多,硫自养反硝化细菌所占比例升高.总之,由于硫磺单质的加入,弥补了3BER工艺低ρ(C)/ρ(N)时的反硝化作用电子供体不足,使得3BER-S耦合体系在不同ρ(C)/ρ(N)条件下均能保持高效且稳定的脱氮效果.     

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3~--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3~--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.     

三维电极生物膜反应器低温启动试验研究

采用人工配制硝酸盐氮废水,对三维电极生物膜反应器进行了低温(10～15℃)条件下的启动研究。挂膜过程在HRT为7 h、进水C/N值为2、连续流的条件下,采用0→20 mA→40mA→60 mA梯度电流驯化方式进行。分析了挂膜过程中氮素的转化,以及微电流作用对反硝化脱氮过程中碳源消耗量和出水pH值的影响,并观察了填料表面生物膜的微生物形态特征。结果表明,经过一个月的驯化挂膜,反应器对硝酸盐氮和总氮的去除率分别可稳定在90%和65%左右;微电流的电化学作用能够有效地缓冲反硝化脱氮系统的pH值,并可增强自养反硝化作用;挂膜完成后,填料生物膜上生长了大量1～2μm的短杆状反硝化菌。     

海绵铁/活性炭复合填料强化3DBER脱氮除磷特性

为强化三维电极生物膜(3DBER)工艺的处理功效,研究了填加海绵铁/活性炭复合填料的三维电极生物膜(3DBER-Fe)工艺与仅填加活性炭颗粒的3DBER工艺对城市污水厂二级处理出水的脱氮除磷特性。研究表明,在不同电流和HRT下,3DBER-Fe对氮和磷的去除效果均优于3DBER,其对NO-3-N和TN的去除率最高分别可达92%和81%,比3DBER分别高出20%和10%左右;在电流为40 mA和HRT=10 h条件下,该工艺对TP的去除率可达到81%以上,比3DBER高38%左右,其出水TP浓度可达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类水体标准。     

三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统中反硝化细菌多样性研究

通过对比运行三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统和常规三维电极生物膜工艺,并运用反硝化基因nir S克隆文库方法,研究了耦合脱氮系统脱氮性能和反硝化细菌的多样性,为揭示耦合脱氮系统反硝化机理和优化系统运行参数提供参考.研究结果表明:三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮系统具有较高的脱氮效率和平衡系统酸碱度的能力.系统中反硝化菌群的Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.436和0.894;Beta proteobacteria在耦合脱氮系统中起主导作用;有35个克隆子(61.49%)与陶厄氏菌属(Thauera)有较高的同源性;脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrifican)的比例为3.5%;11个克隆子(19.29%)与食酸菌属(Acidovorax)有一定的同源性.说明当耦合系统碳源充足时,脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.