Biolog鉴定产氢发酵细菌及其产氢能力的研究

采用厌氧培养技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株产氢发酵细菌。利用B iolog自动菌种鉴定仪对该产氢发酵细菌作了鉴定分析,确定了其在细菌学上的分类地位,新分离菌株C lostridium papyrosolvens为生物制氢分离鉴定纯产氢菌种提供了指导,该菌株为专性厌氧杆菌,蔗糖发酵液体末端主要产物为乙醇、乙酸,气相产物为H2和CO2,代谢特征为乙醇型发酵,在pH 6.0和36℃条件下最大产氢量为72 mL H2/g蔗糖。     

产氢发酵细菌的Biolog菌种鉴定与产氢能力

采用厌氧培养技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株产氢发酵细菌。利用Biolog自动菌种鉴定仪对该产氢发酵细菌作了鉴定分析,确定了其在细菌学上的分类地位,新分离菌株Lactobacillus hilgardii(希氏乳杆菌)为生物制氢分离鉴定纯产氢菌种提供了指导。该株细菌为专性厌氧杆菌,蔗糖发酵液体末端主要产物为乙醇、乙酸,气相产物为H2和CO2,代谢特征为乙醇型发酵,在pH值为6.0和36℃条件下最大产氢量为58 mL H2.g-1蔗糖。     

聚β-羟基丁酸高产菌株的选育及发酵条件优化

以分离筛选到的1株产PHB的蜡状芽孢杆菌13及其经紫外诱变获得的高产菌13(3)为出发菌株,再进行紫外和亚硝酸双因子诱变,筛选到了稳定高产菌株13-2,其PHB产量比野生型菌株13增加了82.63%,比高产菌株13(3)增加了48.01%。设计正交试验。确定突变株13-2培养的最佳发酵条件是碳源为蔗糖,氮源为蛋白胨,p H值为7.5,发酵温度为37℃,发酵周期为16h。     

纯培养生物制氢的分批培养工艺的建立与调控

氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。试验利用厌氧发酵技术分离培养产氢细菌,并对产氢细菌进行理化分析。在乙醇型发酵的产氢原理上,以蔗糖作为产氢微生物的培养基,通过间歇培养的方式研究产氢微生物的产氢特性,采取分批培养的方式来研究纯培养生物制氢工艺。纯培养生物制氢工艺的主要工程控制对策为:按反应溶液体积的2%接种新鲜产氢细菌种子培养液,底物浓度采用20%,反应启动时间63 h,温度35℃。     

优良醋酸菌的分离鉴定

采用稀释平板分离法和划线分离法,从自然发酵苹果醋醪液中分离选出优良菌株P-7,并对该菌株的形态学及其生理生化学特征进行研究,该菌株在平板上菌体生长旺盛,菌落呈油脂状,米白色,表面平滑,边缘整齐,培养基内不产生色素,菌落周围产生透明圈,通过革兰氏染色试验和氧化发酵试验,确定该菌种为氧化性的革兰氏阴性杆菌,无鞭毛运动,具有氧化乙醇和乙酸等生化特征,通过《伯杰细菌鉴定手册》,菌株P-7初步鉴定为醋酸醋酸细菌醋酸亚种。     

高效产氢突变体UV-d48的筛选及释氢行为

氢气以其清洁、可再生及无污染等特性将成为未来最具潜力的能源之一，目前，菌种的产氢能力相对较低是影响发酵法生物制氢工业的一个关键因素之一。利用紫外线对产氢细菌Ethanologenbacterium sp.ZGX4进行连续辐射诱变和筛选，经连续传代稳定性实验考察后，得到一株高效产氢突变菌株UV-d48。温度37℃、初始pH 6.0和葡萄糖浓度10g/L的静态实验条件下，它的单位体积产氢量为2998.5 ml/L，最大产氢速率为34.4 mmol/g·h，分别比对照菌株提高了65.1%和56.4%；其氢气产率为2.61 mol H2/mol glucose，是对照ZGX4的1.54倍，主要的液相末端产物是乙醇和乙酸，与出发菌株相似。高效产氢突变体UV-d48的出现为进一步探讨产氢细菌的产氢代谢机理的研究和工程应用提供材料基础。     

亚硝基胍-紫外复合诱变选育高产衣康酸菌株

为提高土曲霉KYK-031发酵生产衣康酸能力,对出发菌株开展诱变育种和高产能力选育研究。采用亚硝基胍（NTG）和紫外（UV）复合诱变方法,通过平板初筛和摇瓶复筛,筛选衣康酸高产突变株。结果表明,亚硝基胍在500μg/mL浓度下的最佳诱变时间为40 min,15 W紫外诱变的最佳诱变时间为2 min,亚硝基胍-紫外复合诱变后筛选得到一株衣康酸高产菌株KYK-1035,摇瓶发酵产量为73.7 g/L,比出发菌株（41.8 g/L）提高了76.3%,糖酸转化率为63.4%。采用亚硝基胍-紫外复合诱变,提高了出发菌株诱变的正突变率,为衣康酸发酵继续放大和工业化生产奠定了基础。     

大气压冷等离子体诱变产1,3-丙二醇菌株Klebsiella pneumoniae

采用大气压冷等离子体介质阻挡放电法对产1,3-丙二醇的克雷伯氏菌进行诱变,采用诱变与筛选同时进行的单细胞平板诱变方法,同时获得了可耐受高浓度甘油且1,3-丙二醇产量较高的优良突变株. 对诱变后菌的间歇发酵结果表明,诱变菌株比出发菌株1,3-丙二醇的质量转化率提高了23%,对数期比生长速率提高了18%. 批式流加发酵过程中,1,3-PD浓度在发酵36 h时达到70.5 g/L,甘油的质量转化率为0.57 g/g,分别比野生菌提高47%和58%. 该诱变和筛选方法具有操作简单、效率高等特点,对具有工业应用价值的菌株筛选具有实用价值.     

Co^60诱变管囊酵母发酵木糖产乙醇的研究

通过Co^60诱变使管囊酵母利用木糖发生突变。经在纯木糖培养基上的筛选,分离得到有较高木糖利用效率和乙醇发酵效率的诱变菌株800—3,考察了发酵条件对其产乙醇的影响。结果证明,溶氧量和培养基组分对于乙醇的产率有重要影响,在转速100r／min,100mL三角烧瓶中装液20mL,酵母浸膏浓度1g／L条件下,发酵液中的乙醇质量浓度只有5．86g／L,而木糖醇质量浓度可以达到12．95g／L,乙醇产率与前人的研究结果相比还有较大差距。     

Co60诱变管囊酵母发酵木糖产乙醇的研究

通过Co⁶⁰诱变使管囊酵母利用木糖发生突变。经在纯木糖培养基上的筛选,分离得到有较高木糖利用效率和乙醇发酵效率的诱变菌株800-3,考察了发酵条件对其产乙醇的影响。结果证明,溶氧量和培养基组分对于乙醇的产率有重要影响,在转速100 r/min,100 mL三角烧瓶中装液20 mL,酵母浸膏浓度1 g/L条件下,发酵液中的乙醇质量浓度只有5.86 g/L,而木糖醇质量浓度可以达到12.95 g/L,乙醇产率与前人的研究结果相比还有较大差距。     

玉米秸秆生物产氢菌的分离培养及鉴定研究

以牛粪为菌种来源,利用玉米秸秆进行厌氧发酵产氢实验,在产氢效果达160 mL/h,秸秆产氢能力225 mL/g的最佳状态下,从实验中提取发酵菌液进行细菌的分离培养,并对产氢效果最好的R-3菌种进行生理生化试验研究和初步鉴定,确定产氢细菌为Clostridium sp.Fanp2.     

中国发酵法生物制氢技术研究进展

氧气是可以再生的、对环境没有污染的未来替代能源。从20世纪90年代开始了发酵法生物制氢工艺的研究。经过近13年,中国科学家已经建立了工艺流程、控制条件、细菌学、生态学的研究,完成了实验室小试、中试,即将进行示范工厂的开工。目前,正在开展工厂现场调试、菌种改良和分子生物学等多学科的研究。我国发酵法生物制氢技术继续领先于世界。目前,欧洲、美国和日本都已经把注意力转向发酵法生物制氢技术上来,围绕着技术研究的竞争将日趋激烈。     

长链脂肪酸对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性研究

在间歇培养中研究了不同长链脂肪酸（LCFA）对UASB和EGSB两种反应器厌氧颗粒污泥的产甲烷毒性。结果表明，庚酸，癸酸和油酸对厌氧颗粒污泥产甲烷活性有较强的抑制，EGSB反应器厌氧颗粒污泥对LCFA的抑制表现出比UASB反应器厌氧颗粒污泥更大的耐受能力，LCFA主要通过在颗粒污泥厌氧微生物的吸附而破坏菌体细胞膜的结构。直接杀死厌氧微生物，厌氧颗粒污泥中，利用乙酸的甲烷菌和产氢产乙酸菌受到LCFA的抑制较严重。利用甲酸和利用氢气的甲烷菌受到的抑制程度较小。     

射流循环厌氧流化床两相厌氧处理高浓度硫酸盐有机废水

设计了射流循环新型厌氧生物流化床反应器(JLAFB),以该反应器为酸化相(或称硫酸盐还原相),厌氧颗粒污泥流化床(AGSFB)为产甲烷相组成两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水。在培养出耐酸性硫酸盐还原厌氧颗粒污泥基础上,成功实现了硫酸盐还原菌（SRB）和产甲烷菌（MPB）的相分离,消除了SRB对MPB的基质竞争性抑制。在进水SO2-4负荷达12.0 kg·m-3·d-1条件下,JLAFB和AGSFB反应器内硫化物浓度分别为78.3 mg·L-1和92.4 mg·L-1,远小于200 mg·L-1的抑制浓度,消除了硫化物在反应器内的积累和对微生物的毒性作用。在稳态运行条件下,当进水COD和SO2-4负荷分别为26.0和8.5 kg·m-3·d-1时,工艺总的COD和SO2-4去除率分别达到86.9％和97.6％。试验确定工艺的最优运行条件为：进水COD/SO2-4>3.0;碱度为400～500 mg·L-1;JLAFB反应器吹脱气体流量为0.04 L·min-1,水力回流比为5∶1。     

污泥分级分相厌氧反应器水力特性研究

污泥厌氧生物反应器的结构决定了反应器的流态,从而影响着可能达到的污泥处理效率.为了提高石化水厂剩余污泥的厌氧消化效率,对一种新型的污泥分级分相厌氧反应器的结构进行了优化设计.采用停留时间分布RTD(residence time distribution)的方法研究了反应器的降流区、升流区面积之比、溢流板高度和水力停留时间等参数和反应器水力特性之间的关系.结果表明,分级分相反应器的死区较小(7.51%),远低于传统单级厌氧生物反应器(50%~93%);该反应器流态处于平推流和完全混合之间;降流区、升流区面积之比最佳值为1:2,溢流板高度为450 mm时死区最小;在平均污泥浓度为25 gVSS?L?1的条件下,最佳水力停留时间为24 h.     

有机废弃物厌氧共发酵制氢研究进展

化石燃料的消耗和有机废弃物的大量排放带来了严重的环境问题,而利用有机废弃物进行厌氧发酵制氢是可持续且环境友好的。为了克服单一底物厌氧发酵制氢存在的因营养元素不均衡、毒性抑制和微生物种类较少等导致氢气产率较低的局限性,不同类型的底物厌氧共发酵制氢技术得以开发,然而现阶段仍然存在过程机理不清楚和关键工艺参数不明确等问题。本文综述了有机废弃物厌氧共发酵制氢的必要性、优点及主要影响因素,归纳了不同有机废弃物混合比、有机负荷、发酵温度、水力停留时间、初始pH以及固液比、搅拌方式和反应器类型等关键工艺参数特征及其范围,分析比较了不同有机废弃物厌氧共发酵体系的氢气浓度及产率、发酵液pH、氨氮和挥发性脂肪酸及其组成等工艺特性,总结了产氢功能菌群及其产氢特性及不稳定系统特征微生物。随后指出了目前研究存在的一些不足,并对其在底物利用范围及其预处理、过程机理、技术完善及其综合评估等方面的研究与应用前景进行了展望,为有机废弃物厌氧共发酵制氢技术的研发与应用提供依据。     

ACR在不同进水COD浓度下的产氢性能与菌群结构

以稀释糖蜜为底物,通过厌氧接触式发酵制氢反应器(ACR) 的启动和运行,考察了ACR在不同进水COD浓度下的运行特性。结果表明,当HRT= 6 h,进水COD浓度从 7000 mg·L^-1提升至11000 mg·L^-1时,反应器仍能稳定运行,并维持乙醇型发酵类型。随着底物浓度的增加,系统的比产氢速率从COD 7000 mg·L^-1时的2.43 m³·(m³·d)^-1提高到COD11000 mg·L^-1时的3.51 m³·(m³·d)^-1,而活性污泥的比产氢速率在COD 为9000 mg·L^-1时最高,为10.71 mol H₂·(kg VSS·d)^-1。聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析结果表明,产氢发酵产乙醇菌群为ACR系统中的主要产氢功能菌群,且随着进水COD浓度的增加,以Ethanoligenens harbinense YUAN-3为代表的产氢菌群的优势度显著增强,但丙酸发酵菌属Propionicimonas sp. F6也开始富集。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

2-硝基酚厌氧毒性和厌氧降解性研究

在中温(35±1)℃厌氧条件下,采用间歇试验方法,研究了2-硝基酚的厌氧毒性和厌氧降解性。厌氧毒性试验结果表明,2-硝基酚的质量浓度小于96mg/L时,对产甲烷菌几乎没有抑制作用,质量浓度界于131mg/L和163mg/L之间时产生轻度抑制,质量浓度大于或等于553mg/L时产生重度抑制。反应时间为24h时2-硝基酚的80%、50%、20%相对抑制质量浓度分别为155、270和690mg/L。厌氧降解性试验结果表明,污水处理厂一级厌氧消化池污泥对2-硝基酚的处理效果好于ABR反应器和UASB反应器的污泥。用污水处理厂一级厌氧消化池污泥作为接种污泥,以葡萄糖为共基质,处理2-硝基酚的效果比用乙酸钠为共基质更好。