生物膜数学模型研究进展

介绍了目前常见的几种生物膜数学模型。一维连续生物膜模型重点关注生物膜稳态生长动力学,扩展的混合种群生物膜模型可用于预测生物膜反应器中基质的去除,生物膜厚度、生物膜和液相中基质浓度以及微生物种群随时间的变化,个体种群模型适合探讨微生物生态学和演化问题,但在模拟生物膜反应器性能方面存在缺陷。     

AHL-QS减缓膜生物反应器膜污染研究进展

首先介绍N-乙酰高丝氨酸环内酯（N-acyl homoserine lactone,AHL）型生物群体感应（quorum sensing,QS）信号分子对膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）膜表面形成生物膜的调节机制,通过AHL-QS信号分子细胞间的交流,可决定生物膜形成及胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）分泌;系统阐述了应用AHL-QS信号分子降解酶及淬灭剂对MBR生物膜污染的控制效果,抑制或降解信号分子可显著降低生物膜形成能力,从根本上控制膜污染。此外,针对降解酶及淬灭剂新的固定化技术在MBR中的应用也作了介绍,如磁性载体、膜表面负载、微生物-管束及多孔微球包埋细胞技术。以AHL-QS为基础的膜污染控制策略对于MBR应用前景广阔,然而该技术的工程化研究仍有待进一步深入;加强AHL-QS信号分子识别及进一步明确QS系统对微生物代谢机制的影响是该领域未来重要的研究方向。     

海洋微生物固氮作用研究进展

综述了固氮微生物和固氮基因的多样性以及不同海洋环境固氮基因的分子生态学研究等方面的新进展.近年来,利用分子生态学方法发现了大量不可培养的固氮微生物以及新的固氮基因nifH.对深海生物固氮研究表明,微生物固氮在向环境输出新氮方面具有重要作用.对近海微生物固氮研究表明,自然界高NH＋浓度下微生物依然存在固氮活性,而且固氮受到污染因子影响,为海洋微生物固氮研究提供了新的思路.     

固碳产甲烷微生物阴极能质传输特性数值模拟

固碳产甲烷微生物电合成系统以附着其电极表面的生物膜为催化剂,可以在处理废水的同时将CO₂转化为甲烷,极具应用前景。微生物阴极是该系统的核心部件之一,其表面生物膜内的能质传输特性极大地影响系统性能。针对微生物阴极能质传输特性尚不明确的问题,推导了微生物阴极电极反应动力学方程(Nernst-Monod方程),构建了耦合生化/电化学反应的物质传输理论模型,研究了不同阴极电势、生物膜电导率以及孔隙率对阴极生物膜内电荷及物质传输的影响规律。研究结果表明当阴极电势高于-0.5 V (vs SHE)时,随阴极电势的降低生物膜内电流密度增大,底物浓度降低;但当阴极电势降低至-0.5 V(vs SHE)后,生物膜消耗电子还原底物的能力几乎达到饱和;低电导率(<10^-3S/m)会导致生物膜内形成明显的电势差,使得底物利用速率降低,严重影响微生物阴极的性能;生物膜孔隙率控制在0.4时,微生物阴极可达到最佳电流密度。     

微生物生态学教学实践环节设计与实现

微生物生态学是一门重要的交叉学科,课程目标是使生物工程与技术领域内学生掌握微生物生态学的基本概念和原理,并熟悉常见自然环境和食品发酵环境中微生物的分布与功能。然而针对为微生物生态学概念抽象、信息复杂的学习特点,需要合理设计的配套系统实践环节,从分子遗传操作、多元统计分析、微生物纯培养、生物信息学等多角度支撑理论学习进度,降低新技术和数据处理方法的学习门槛。实践环节与理论课程内容交错,时间呼应,经过两年的试开设,学生学习体验得到显著改善,学习效果明显提高。     

生物滴滤塔脱H_2S过程中的生物膜特性

生物滴滤塔处理含H2S废气具有良好的前景。微生物是降解H2S的载体,生物膜特性是H2S的脱除效率的影响因子。本文选取无色硫细菌(CSB)作为研究对象,研究了不同水力停留时间(HRT)条件下CSB在一个生长周期内悬浮微生物与附着微生物(生物膜)的变化趋势、SO2-4生成速率与悬浮微生物生长的关系,生物膜活性与生物膜的平均厚度。HRT为60 s时,体系中附着微生物浓度为附着微生物与悬浮微生物的比例最大,生物膜达到最佳厚度282μm,生物膜活性最高为150.2 mg/(g·6h)。SO2-4生成速率可以作为微生物生长是否稳定的标准。     

生物膜技术在污染河流原位修复中的应用及研究进展

微生物聚集形成生物膜在自然界中普遍存在,生物膜这一生命形式加强了微生物对外界环境胁迫的耐受性。基于生物膜的优势,生物膜技术在污染水体原位修复中具有广阔的应用前景,同时指出由于对生物膜特性认识的不足及自然环境的复杂性导致该技术在实际应用中有一定局限性。综述了生物膜的定义、形成过程、组成成分及调控机制,并根据生物膜技术修复机理及技术特点指出适当的挂膜方式、最优的运行参数(营养物质、溶解氧浓度、水力停留时间、C/N和温度)及对生物膜的形成及演替的掌握是生物膜技术成功应用于原位修复工程的关键因子。该研究旨在为生物膜技术在污染河流原位修复中的应用提供理论指导。     

生物渗滤床内生物膜形态及微生物种群构成研究

研究了生物渗滤床处理生活污水稳定运行时介质表面的生物膜形态和微生物种群分布特征,分析了生物膜及微生物种群的空间变化规律.结果表明,生物渗滤床内的生物膜颜色、形态和微生物种群分布受渗滤介质质地、介质层深度影响,沿水流方向呈现不同变化规律.河沙介质表面生物膜颜色沿水流方向由黑色渐变为土黄色,其表面形态由起伏层叠渐变为平缓;除磷专用介质表面生物膜呈黑色,其表面凹凸交错,与河沙介质表面生物膜形态大相径庭;微生物种群构成多样,共检出包括细菌类、放线菌类、后生动物等三大群类20个种属的微生物;系统营养结构复杂,不同代谢类型的微生物在不同位置渐次形成优势群落.     

磷脂脂肪酸分析在湖泊沉积物微生物生态学研究中的应用

磷脂脂肪酸分析(PLFA)技术是近年来出现的一种新的微生物生态学研究方法,它是利用微生物细胞内磷脂脂肪酸的成分和含量相对稳定的原理,通过对环境样品中的磷脂脂肪酸进行提取和分析,以获得微生物生物量和群落结构变化的信息,已被应用于土壤、水体和植物根系等环境中微生物生态学的研究.综述了PLFA技术在湖泊沉积物微生物生态学研究中的应用,同时指出了PLFA技术存在的问题及其发展前景.     

BAF反应器内微生物相及分布特征研究

微生物是污水生物处理工艺的核心,反应器内微生物种群的组成、数量及生物活性会直接影响污水处理工艺的净化效果。通过研究BAF反应器内微生物的生物相构成、生物膜生长特性及微生物种群沿程分布特点,为实际工程中可根据微生物生长状态指示反应器运行提供依据。