不透明红球菌生产谷氨酸氧化酶发酵过程优化

优化了用不透明红球菌FMME1-41所产谷氨酸氧化酶(LGOX)转化L-谷氨酸产α-酮戊二酸(α-KG)的工艺条件.结果表明,最佳发酵培养基为酵母粉6 g/L,大豆蛋白胨2 g/L,(NH_4)_2SO_4 0.8 g/L,葡萄糖25 g/L,KH_2PO_4 3 g/L,MgSO_4 0.6 g/L,MnSO_4 0.3g/L,L-谷氨酸2.5 g/L,在其中发酵30 h,LGOX酶活达6.12 U/mL;在7.5 L发酵罐中优化发酵放大和补料策略,发酵40 h后LGOX酶活达21.5 U/mL;在2 L发酵罐中转化L-谷氨酸生产α-KG,产量达92.0 g/L,摩尔转化率为92.6%,生产强度为9.2 g/(L·h).     

芽孢杆菌发酵生产碱性果胶酶的温度控制策略

为提高芽孢杆菌WSHB04-02发酵生产碱性果胶酶的产量和生产强度,研究了不同温度(32~41℃)对碱性果胶酶分批发酵动力学参数的影响. 结果表明,较高的温度(41℃)能提高细胞对碳源的利用能力并促进细胞快速进入对数生长期;而较低的温度(35℃)则有利于提高菌体在发酵中后期产酶的能力和速率. 基于不同温度下的动力学参数,提出了分阶段温度控制策略：发酵时间0~4 h时发酵温度为41℃,4 h之后发酵温度为35℃. 经实验验证,采用温度控制策略可使碱性果胶酶的酶活达到53.0 U/mL,生产强度为3315 U/(h·L),比单一温度模式下的最大值分别提高了23.5%和39.1%.     

米根霉一步发酵法高效积累L-乳酸的策略

考察了2种米根霉发酵生产L-乳酸方法对L-乳酸合成的影响,基于动力学分析,优化了米根霉一步发酵合成L-乳酸的策略.结果表明,与传统发酵相比,一步发酵法能极大降低米根霉产酸过程的延滞期,提高生产强度,但产物比生成速率大大低于传统发酵法.最优的一步法合成L-乳酸的策略为孢子浓度10~5个/mL,葡萄糖浓度100 g/L,蛋白胨3.0 g/L,培养24 h后,菌体密度不变,发酵液体积减少50%.该条件下,发酵阶段发酵时间缩短至13 h,乳酸产量、生产强度和糖酸转化率分别为60 g/L,4.62 g/(L·h)和0.8 g/g,比传统发酵的时间(48 h)和生产强度[1.19 g/(L·h)]分别缩短72.9%和提高288%,比生成速率和糖酸转化率未降低.     

氧化还原电位调控对Actinobacillus succinogenes 厌氧发酵产丁二酸的影响

对氧化还原电位调控在产琥珀酸放线杆菌厌氧发酵产丁二酸过程中的代谢产物分布的作用进行了研究。在血清瓶发酵培养过程中,筛选出对发酵过程无抑制作用的氧化剂铁氰化钾和还原剂二硫苏糖醇作为发酵体系的氧化还原电位调节剂。在3L发酵罐上利用铁氰化钾和二硫苏糖醇调节发酵体系氧化还原电位值在-100～-450mV,结果表明-350mV为菌体生长和产丁二酸的最佳电位,丁二酸生产速率由0.75g/(L·h)提高到1.18g/(L·h),产物丁二酸与副产物乙酸的质量浓度比由2.5提高到3.9。     

温度对A~2O工艺脱氮速率及胞外聚合物影响

为了提高脱氮效率,采用连续流A2O工艺对模拟生活污水进行了长期连续实验,考察了不同温度下进水有机负荷对A2O工艺脱氮速率与胞外聚合物EPS的影响。结果表明:当温度为(10±2)℃,进水有机负荷COD(以MLSS计)为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率(以MLVSS计)为1.58 mg/(g·h),COD去除速率为19.3 mg/(g·h),EPS质量浓度为492 mg/L;当温度为(17±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为1.82 mg/(g·h),COD去除速率为22.5 mg/(g·h),EPS为456.6 mg/L;当温度为(22±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为2.02 mg/(g·h),COD去除速率为23.5 mg/(g·h),EPS为397.2 mg/L;当温度为(30±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为2.22 mg/(g·h),COD去除速率为25.5 mg/(g·h),EPS为413.5 mg/L。随着温度的升高,TN与COD去除速率逐渐上升,EPS质量浓度先降低后升高。     

Actinobacillus succinogenes NJ113产丁二酸过程中的底物抑制

研究了分批发酵条件下以葡萄糖作为底物对产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogene NJ113发酵产丁二酸的影响,针对底物抑制现象,采用变速补料控制发酵罐中葡萄糖浓度的补料分批发酵方式.结果表明,发酵过程中将葡萄糖浓度控制在0～10g/L,以Na2CO3作为pH调节剂,经26h厌氧发酵,消耗60g/L葡萄糖,能积累45.27g/L丁二酸,得率达75.45%,生产强度为1.74g/(L·h),比初始葡萄糖浓度为60g/L的分批发酵周期缩短了18.75%,主产物丁二酸的得率和生产强度分别提高了5.44%和31.82%,副产物甲酸产量有所减少,而乙酸产量有所增加.通过代谢网络中相关酶的酶活分析,解析了补料过程中主副产物的分布.     

E.coli M15 (pQTPL)高效发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略

在摇瓶和4 L发酵罐上研究了营养和环境条件对重组菌E. coli M15 (pQTPL)分批发酵生产酪氨酸酚裂解酶(TPL)的影响. 在培养基中添加20 g/L葡萄糖和1.0 g/L玉米浆使TPL酶活提高到63.1 U/g(干重). 在此基础上,维持发酵液中溶氧水平为30%,可使菌体浓度在8 h达到4.78 g/L,酶活为54.6 U/g,比对照组(不控制溶氧)分别提高了21%和31.6%. 采用溶氧反馈调节-限制性补料策略,可使菌体浓度提高到31.5 g/L. 采用两阶段温度和pH控制策略,在发酵前8 h控制pH 7.0、温度37℃,8 h 至发酵结束之间控制pH为8.0、温度为30℃,可使重组菌的TPL酶活达到154.4 U/g,并使TPL在细胞中过量表达,实现了高菌体浓度和高TPL酶活的统一.     

产壳聚糖酶菌株ncps116发酵条件优化及其酶学性质

通过形态学观察、生理生化实验及16S r DNA序列分析鉴定产壳聚糖酶菌株ncps116为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。通过单因素和正交实验对该菌株发酵产酶条件进行了优化。结果表明其最适产酶条件为:粉末壳聚糖15g/L,硫酸铵30g/L,初始p H 6.0,温度32℃,发酵时间72h,500m L三角瓶装液量120m L,接种量4%,在此条件下该菌株产壳聚糖酶活力达43.89U/m L。经硫酸铵沉淀、DEAE-Sepharose Fast Flow离子交换层析对菌株发酵液中的壳聚糖酶进行了纯化,并对其酶学性质进行了初步研究。结果表明,壳聚糖酶经SDS-PAGE分析,其分子量为4.37万。该酶酶促反应最适p H和最适反应温度分别为5.6和50℃,在低于40℃、p H 3.6~5.6范围内较为稳定,5mmol/L的Mn~(2+)对该酶酶活力有明显的增强作用,Cu~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(3+)、Ag~+对该酶酶活力有不同程度的抑制作用。壳聚糖酶酶促反应的米氏常数(K_m)为11.10mg/m L,最大反应速率(V_(max))为1.38μmol/(min·m L),对底物表现出较强的专一性。此外,该酶能够抑制黑曲霉(Aspergillus niger)菌丝的生长。     

C群流行性脑膜炎球菌多糖分批发酵动力学模型的建立

目的建立C群流行性脑膜炎球菌多糖50 L罐分批发酵动力学模型,为实现对C群流行性脑膜炎球菌多糖发酵过程的工艺控制、优化及其放大提供理论依据。方法利用分批发酵的数据,以Logistic方程建立菌体生长动力学模型,以Leudedeking-Piret微分方程建立产物合成动力学模型,以底物消耗的物料平衡方程建立底物消耗的动力学模型,并应用Origin软件进行模型拟合,获得3个模型的参数。结果菌体的最大比生长速率(μmax)为0.731 2 h-1,最大菌体浓度(Xmax)为3.949 5 g/L,与菌体生长速率关联的产物合成常数(a)为0.004 97 g/(L·h),与菌体浓度关联的产物合成浓度(β)为0.015 44 g/(L·h),菌体对底物的得率(Yx)为1.905 2 g/g,产物对底物的得率(Yp)为0.130 1 g/g,菌体的维持因子(m)为1.070 1。结论建立的动力学模型能较好地反映C群流行性脑膜炎球菌多糖分批发酵过程中菌体生长、C群多糖合成和基质消耗的的变化规律。     

重组酪氨酸脱羧酶酶学性质

酪氨酸脱羧酶能以L-酪氨酸为底物脱羧生成酪胺。该文利用pET28a为载体在宿主细胞E.coli BL21(DE3)中重组表达了短乳杆菌来源的酪氨酸脱羧酶,并研究了其酶学性质,考察了起始pH、温度、辅酶、底物浓度等因素对酶活的影响。结果表明,酪氨酸脱羧酶重组表达成功,酶促反应工艺为:在1 mL转化液中含有0.18 g L-酪氨酸,0.02 g湿菌体,0.2 mol/L的醋酸缓冲溶液和0.2 mmol/L的5'-磷酸吡哆醛,40℃,pH=5.5,反应7 h,L-酪氨酸的摩尔转化率达到99%。酪氨酸脱羧酶酶活为29.2 U/g,Km值和Vmax为0.71 mmol/L和9.31mol/(L·min·g)。     

UASB处理牛奶废水的试验研究

利用厌氧反应器在中温条件下处理牛奶废水。当进水浓度在3000mg／L,水力停留时间在9h时,容积负荷达到9．6kgCOD／（ms．d）以上,COD去除率稳定在85％以上。通过本试验取得的效果．为利用厌氧技术处理牛奶废水提供了设计依据。     

有效碱度对螺旋式自循环厌氧反应器性能的影响

采用模拟废水研究了有效碱度对螺旋式自循环(SPAC))厌氧反应器运行性能的影响.结果表明,SPAC厌氧反应器的最大容积负荷为53.0 g/(L·d),化学耗氧量(CDD)去除率为84.2%,容积负荷承载力为44.6 g/(L·d),容积沼气产率为21.50 L/(L·d).在最佳工况下,碱度供给速率为9.6 g/(L·d).碱度消耗速率为4.8 g/(L·d),有效碱度为1 000 mg/L.进水碱度与进水COD之比为0.19,出水碱度与挥发性有机酸(VFA)之比(ALKout/VFA)为1.75,消耗碱度与去除COD之比为0.10.     

利用普通小球藻Chlorella vulgaris C9-JN2010处理氨基酸工业废水的研究

用普通小球藻Chlorella vulgaris C9-JN2010处理氨基酸工业废水,实现废水无害化利用。在微型鼓泡式光反应器中,(25±1)℃,pH(6.5±0.5),0.1 vvm空气流速,4 000 lux,16 h:8 h光暗比条件下,分别考察小球藻在体积分数为20%、40%、60%、80%及100%的氨基酸废水中培养生物量变化及TN、TP、COD的去除率。结果表明,体积分数40%氨基酸废水处理效果最好,停留时间3～4 d,藻细胞干重、比生长速率和最大生产强度分别为0.731 g/L、0.565 d-1、0.243 g/(L.d);废水中TN、TP及COD的去除率分别为92.0%、98.0%及80.0%,对应去除强度分别为30.7、3.28、133.3mg/(L.d)。利用小球藻可以较彻底的去除氨基酸废水中氮、磷及COD等营养,达到污水处理效果。     

浮选与生物吸附联合处理含油污水研究

采用浮选与AB法联合工艺处理含油污水。试验表明:调节pH为6.5～7.8,按20～40 mg/L比例投加PAC,浮选对油和COD的平均去除率分别为70.3%、42.6%;AB法的A段在HRT=48 min、DO为0.8～1.2 mg/L时,COD平均去除率为35.9%,COD负荷达到3.68 kg/(m3.d);B段在HRT为8.0 h、DO为2.5～3.0 mg/L时,COD的平均去除率为58.0%,COD负荷为0.36 kg/(m3.d)。处理后的出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。     

厌氧正渗透膜生物反应器处理高COD废水研究

研究厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)处理高COD(3~9 g/L)有机废水的除污染效能和产能情况。结果表明,正渗透膜初始水通量为6 L/(m^2·h),运行10 d后,物理清洗和化学清洗结合,膜通量恢复95%。反应器内电导率和pH均增加,挥发性脂肪酸的含量较低,AnOMBR对COD的去除效率高达93%以上。当进水COD为6 g/L时,最高甲烷产量为0.256 L/g。原料液侧的溶解性甲烷的含量随着进水COD的增加而降低,质量浓度基本稳定为7 mg/L。     

错流速度对外置式MBR处理生活污水的影响

采用外置式管式膜生物反应器处理模拟生活污水,研究了系统对COD、NH4^+-N和浊度去除状况,考察了错流速度对污染物去除效果及膜污染影响。结果表明,COD和NH4^+-N去除率均达93%以上,且错流速度对系统出水水质影响较小,但较高的错流速度容易使出水浊度增加。错流速度由0.56 m/s增至2.20 m/s,膜污染周期由10 d增至20 d,化学清洗频次减少,膜临界通量由30~40 L/(m^2·h)增至70~80 L/(m^2·h)。错流速度会改变膜表面污染阻力构成,而较高的错流速度容易使膜表面发生不可逆污染,不利于膜长周期操作运行。     

制糖废水连续流厌氧发酵制氢系统的运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,探讨了制糖废水厌氧发酵法生物制氢的可行性与运行特征。研究表明,在污泥接种量(以挥发性悬浮固体计)为17.74 g/L,温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为6 h,通过调节有机负荷,在12 d左右就可以快速实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵;而且此时的CSTR产氢发酵系统对负荷冲击表现出了良好的调节能力,在有机负荷(以化学需氧量COD计)从8 kg/(m3.d)提高到24 kg/(m3.d)时,反应系统可在9 d内重新达到稳定运行状态,其COD去除率和产气量由8%和3 L/d提高到20%和12 L/d,发酵气中氢气体积分数为67%。     

碳磷比对新型后置缺氧工艺脱氮除磷的影响探究

以人工合成废水为对象,探究了进水C/P对新型后置缺氧工艺脱氮除磷效率的影响,结果表明,当COD/ρ(SOP)由35/1降低至15/1时,COD去除影响不明显,但TN及SOP的去除率均呈现下降趋势。C/P下降促进污泥体系中EPS的产生。C/P降低抑制了NH₄⁺-N好氧硝化与缺氧反硝化。COD/ρ(SOP)由35/1下降至15/1,厌氧释磷量和厌氧释磷速率分别由(37.3±0.5)mg/L和(8.5±0.4)mg/(g·h)下降至(28.1±1.8)mg/L和(5.1±0.8)mg/(g·h)。C/P下降降低了厌氧期PHA的合成,从而导致后续氧化分解产能不足。COD/ρ(SOP)为35/1时,30℃为新型后置缺氧工艺营养盐去除的适宜温度。     

粉煤灰复合滤料曝气生物滤池处理污水试验研究

采用粉煤灰复合滤料曝气生物滤池(BAF)装置处理污水,研究了气水体积比、水力负荷、进水污染物负荷对COD和NH3-N去除效果的影响。结果表明,在进水COD和NH3-N的质量浓度分别为200mg/L和25mg/L时,适宜的气水体积比为10:1,COD和NH3-N的去除率能够分别达到77.93%和84.78%;适宜的水力负荷为1.01 m3/(m.2h),COD和NH3-N的去除率能够分别达到87.88%和90.01%。反应器具有较强的抗污染物冲击负荷的能力,有机负荷在1.03～3.68kg/(m.3d)时,COD去除率均保持在75%以上;当氨氮负荷在0.22～0.44kg/(m.3d)化时,NH3-N去除率均保持在85%以上。     

长波紫外辐照实现城市污水短程硝化研究

利用紫外线A(UVA,波长315～400 nm,最高365 nm)辅助照射活性污泥,研究了紫外辅助实现城市污水短程硝化工艺的可行性,考察了UVA对活性污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)活性影响。结果表明,不同辐射强度UVA照射下AOB活性略有提高而NOB活性显著下降,辐射强度1.67×10^-6 Einstein/(L·s)下对NOB活性的抑制率达40%。通过序批式反应器(SBR),以模拟城市污水为处理对象,在UVA紫外辐射强度0.867×10^-6 Einstein/(L·s)下,在常温(25～27℃)、COD为100～150 mg/L、进水NH₄⁺-N的质量浓度为50 mg/L的条件下,运行30 d后出水NH₄⁺-N去除率达到90%以上、NO₂^--N积累率稳定在80%左右,成功实现了城市污水短程硝化。