环流罐式光合生物反应器连续产氢研究

采用自行研制的新型环流罐式光合微生物反应器(CCPR),进行了以经过预处理的猪粪污水为产氢底物,利用光合细菌菌群产氢的实验研究,探讨了连续光合产氢的工程控制参数.实验连续进行了69 d,连续稳定产氢63 d.研究表明,在采用连续批培养产氢方式,利用海藻酸钠进行光合细菌的固定化,采用太阳光和辅助光源连续照射,温度为(31±2)℃,基质浓度COD在5 000～5 500 mg/L,pH无需调整的情况下,可获得平均633.1 mL/(L·d)的产氢速率,稳定产氢期间最大产氢速率为722.6 mL/(L·d),原料的平均转化利用率为61.7%.     

生活污水中藻类生长对培养光合细菌的影响

生活污水中藻类微生物生长可以抑制光合细菌的生长,并导致其大量死亡,而且对COD物质没有去除作用。采用优先培养藻类,在杀藻类后接种光合细菌则可以得到高密度的光合细菌培养物。分批培养后光合细菌密度1mL达9×109个,连续培养中,停留时间为120h,则COD去除率为81.3%,光合细菌的污泥产率可以达到φ=1/10。     

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     

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.     

污水中拮抗性光合细菌的分离与纯化

实验利用平板划线法从池塘的污水中分离纯化出了荚膜红假单胞菌,球形红假单胞菌,胶质红假单胞菌和沼泽红假单胞菌四种光合细菌,并采用琼脂纸片扩散法证明了这四种光合细菌对大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌等病原菌有直接的拮抗功能。     

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.     

光合细菌处理有机污水的方法

应用光合细菌对3种不同来源的有机污水进行了生物处理研究,对处理过程中的CODCr、BOD5、pH及光合菌量的变化进行了分析和测定.结果表明,经光合细菌处理一定时间后,3种有机污水宾馆生活污水、居民区生活污水及豆制品污水,其CODCr去除率分别为70.3%、69.1%、82.2%,BOD5的去除率分别为87.2%、91.1%、92.9%出水pH分别为8.0、7.6、7.4处理液中含光合细菌总数分别达到5.9×108、4.2×108和3.0×109个/mL.光合菌处理有机污水具有不带来二次污染和经济、简便的特点.     

产氢光合细菌PHB合酶活性的一种检测方法

介绍一种检测类球红菌(Rhodobacter sphaeroide)PHB合酶活性的方法,通过分析温度、盐浓度以及pH值对酶活的影响,得出了在体外检测类球红细菌PHB合酶活性的最佳反应体系,然后提取类球红细菌生长各个阶段菌液的PHB颗粒,加入底物(Hydroxybutanoyl-CoA)、离子浓度以及DTNB,在最适温度与pH值条件下反应后读取412 nm处吸光度值,通过巯基(-SH)浓度标准曲线计算出PHB合酶活性。     

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．     

餐厨垃圾发酵产氢中比产氢率与pH值的关系

采用经热(80℃,15 min)预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了在600 W、4 min微波预处理条件下,餐厨垃圾中温批式发酵产氢中比产氢率与pH值的关系。结果表明:餐厨垃圾发酵产氢的延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积分数分别为4.03 h、18.58 mL/(gVS.h)、254.89 mL/gVS、54.6%,具有较高的产氢能力;在餐厨垃圾的发酵产氢体系中,pH值与比产氢率之间存在着非常密切的关系。随着餐厨垃圾发酵酸化的进行(pH值降低),同一时刻与之相对应的比产氢率先增大,而后逐渐变小。根据发酵过程中比产氢率与pH值的变化及pH模型,求得动力学常数Rmax、KH、KOH的值分别为21.9 mL/(gVS.h)、1.63×10-5mo1/L和1.45×10-6mol/L(回归系数为0.773 0),并求得餐厨垃圾连续发酵产氢的最佳pH值为5.31。     

光合细菌处理明胶废水研究

研究了用光合细菌处理明胶废水，对光照，溶解氧，pH及细菌用量等因素对处理效果的影响作了研究，试验结果表明光照和一定浓度的溶解氧对光合细菌利用明胶废水有利，反应最适宜的pH为6－7，细菌用量为废水体积的1／3－1／5。浸灰水的化学耗氧量（COD）去除率最高可达98％。对磷钙工序废水，采用多级PSB罐处理后，出水COD去除率也可达95％。     

利用畜禽废水中的氨氮驯化矿化垃圾填料氧化填埋场的CH4

探讨通过利用畜禽废水中氨氮实现矿化垃圾中铵氧化菌的富集,再利用其对CH4同等氧化能力实现垃圾填埋场温室气体总量减排。研究结果表明：矿化垃圾对畜禽污水中氨氮具备较强的硝化能力,运行120d内氨氮去除率高于60%;投加200mg·kg-1氨氮后的培养研究中,120h驯化后矿化垃圾硝酸盐氮的生成量分别为原生矿化垃圾样品和粘土样品的2.0倍和3.8倍;矿化垃圾和粘土样品中CH4消耗和CO2的净生成趋势可分别采用一级和零级动力学模型来表征（R2〉0.68）;与氮转化趋势类似,基于CO2的净生成速率,120d驯化后矿化垃圾的CH4氧化能力比粘土样和原生矿化垃圾分别提高了59.3%和10.6%。矿化垃圾经高氨氮畜禽养殖废水驯化可有望提高其对CH4的氧化能力,而污水中其他组分（CODCr、SS及磷素等）富集对CH4氧化过程的影响还亟待进一步研究。     

光合细菌配合UASB处理高盐度有机废水的研究

海产品加工产业在沿海城市日益发展,光合细菌以其广泛适应性成为近年来污水处理中的常用方法,从海水中分离培养的光合细菌具有很高的耐盐性.研究了光合细菌配合UASB工艺处理高盐度有机废水的可行性,按12%,24%,36%海水比例的梯度逐步提高进行驯化运行试验,并探讨了盐度对有机物降解的影响,确定了该处理系统的运行参数.     

Hydrogen Production by From Wastewater Anaerobic Fermentation in Poultry Farms

在养殖场鸡粪废水中添加米糠提高废水的碳氮比,以经过不同预处理的厌氧活性污泥为接种物,控制发酵温度为36℃,初始pH为5．0,考察污泥预处理及底物质量浓度对发酵产氢的影响,并分析液相末端产物及发酵液化学需氧量（chemicaloxygendemand,COD）去除率．研究结果表明,污泥的最佳预处理方法为热处理（100℃下加热15min）,发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1781和1082．8mL,是未处理组的2．52和5．85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10218mg／L,此时氢气产量为185．1mL／g,由Gompertz模型对产气量进行非线性拟合得拟合方程,说明该模型可很好地模拟发酵产氢过程;发酵结束后液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸,在不同底物质量浓度下COD去除率随底物质量浓度先增加后减小,在质量浓度为10218mg／L时达到26．9％．     

养殖场鸡粪废水厌氧发酵产氢性能

在养殖场鸡粪废水中添加米糠提高废水的碳氮比,以经过不同预处理的厌氧活性污泥为接种物,控制发酵温度为36℃,初始pH为5.0,考察污泥预处理及底物质量浓度对发酵产氢的影响,并分析液相末端产物及发酵液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率.研究结果表明,污泥的最佳预处理方法为热处理(100℃下加热15 min),发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1 781和1 082.8 mL,是未处理组的2.52和5.85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10 218 mg/L,此时氢气产量为185.1 mL/g,由Gompertz模型对产气量进行非线性拟合得拟合方程,说明该模型可很好地模拟发酵产氢过程;发酵结束后液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸,在不同底物质量浓度下COD去除率随底物质量浓度先增加后减小,在质量浓度为10 218 mg/L时达到26.9%.     

ABR大豆蛋白废水处理系统的产氢性能分析

以大豆蛋白生产废水为原料,对厌氧折流板反应器进行了连续流有机废水发酵产氢实验.反应器在污泥接种量为18.03 MLVSS/L,进水COD浓度为2 000 mg/L,水力停留时间为16 h及(35±1)℃等条件下启动运行,25 d后达到稳定运行状态.反应器稳定运行时,厌氧活性污泥产酸发酵系统呈现典型的乙醇型发酵特性,总产氢量为51.05 L/d左右,其中第一、第二、第三和第四格室的平均产氢量分别为12.25 L/d、15.8 L/d、13 L/d和10L/d.厌氧活性污泥乙醇型发酵的形成,主要受pH值这一环境因子的制约.     

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.     

PVA-SA-PLA复合水凝胶的制备及铵离子扩散性能

以聚乙烯醇、海藻酸钠和聚乳酸微球为原料,质量分数为5%的氯化钙饱和硼酸溶液为交联剂,合成PVA-SA-PLA共聚物水凝胶.采用池膜法测定水凝胶中铵离子的扩散性能,研究原料组分含量、交联时间对水凝胶铵离子扩散性能的影响.实验结果表明,铵离子在水凝胶中的扩散符合溶解-扩散模型,PVA质量分数为4.0%~5.0%,海藻酸钠质量分数为2.0%,聚乳酸微球质量分数为0.2%~0.3%,交联时间15 m in,水凝胶的铵离子扩散性能较好,扩散系数达到0.002 2 cm2/m in.     

细胞膜中的功能筏及膜穴系统

细胞膜具有重要的生理功能,功能筏及膜穴系统是细胞膜的功能结构单元,是进一步研究细胞膜结构和功能的基础。光合细菌胞质内膜与功能筏及膜穴系统在结构和功能上高度一致,可以认为光合细菌胞质内膜是研究细胞膜功能筏及膜穴系统的较好模型。     

氨氮在垂向河床渗滤系统中的环境行为

采用自行设计的室内土柱实验装置,以恒定氨氮质量浓度为18.27mg/L的氯化铵溶液为淋滤液,模拟 氨氮在垂向河床中的渗滤过程,来探讨氨氮在垂向河床渗滤系统中的环境行为,借以了解河床渗滤系统对氮污 染的净化机理。研究结果表明:氨氮在河床渗滤过程中分别参与吸附及硝化作用,主要发生在距离河床1～3cm 处;由于这两种作用的影响,该河床渗滤系统对氨氮的去除率达87%。同时还发现,该河床渗滤系统对氨氮的 硝化能力有限,可以考虑向污水中补充溶解氧及添加石灰等强化措施来提高硝化能力。