外源产甲烷菌降解褐煤产气实验

为研究外源菌降解褐煤产气能力,从厌氧消解污泥中提取产甲烷菌群,以褐煤为碳源进行菌种驯化,开展产气实验,并对驯化后菌群的产气影响因素进行实验研究。驯化实验发现:驯化后该菌群初始产气时间由驯化前的12 d缩短为6 d,且30d内产气总量增加了29.2%;经检测,生成气体主要为CH4和少量CO2,未检测到重烃气。产气影响因素实验表明:该菌群最佳产气初始培养基pH值为7.0,产气量分别约为初始pH值为6.4、7.4时的1.9倍和2.4倍;煤的粒径也是影响产气量的因素之一,表现为粒径越小,产气量越大,但产气量随粒径变小变化不明显;培养基本身产气量约占总产气量的50%,原因可能是其中添加了微量L-半胱氨酸(0.5g/L)和酵母浸出液(1 g/L)。     

浓香型白酒窖泥古菌群落结构及其多样性

以泸州老窖1、50、100和400年窖泥为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)研究浓香型白酒窖泥古菌的群落结构及其多样性。DGGE图谱显示,同窖池窖泥多样性指数(H)和均匀度指数(EH)均以窖底泥较高。不同窖池同部位窖泥的H值差异较大,窖壁泥和窖底泥H值分别为2.54².86和2.762.86和2.76³.23;EH值差异较小,且随窖龄延长而上升,分别为0.9853.23;EH值差异较小,且随窖龄延长而上升,分别为0.985⁰.991和0.9910.991和0.991⁰.995。此外,同窖池窖泥的群落结构相似性系数(S C)水平较高,为0.360.995。此外,同窖池窖泥的群落结构相似性系数(S C)水平较高,为0.36⁰.74;其次是窖底泥,为0.420.74;其次是窖底泥,为0.42⁰.63;窖壁泥为0.360.63;窖壁泥为0.36⁰.52。测序结果显示,与DGGE条带序列亲缘最近的种属均为产甲烷菌,归于甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷囊菌属(Methanoculleus)。其中,甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)在不同窖泥中占优势,优势度为7.23%0.52。测序结果显示,与DGGE条带序列亲缘最近的种属均为产甲烷菌,归于甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷囊菌属(Methanoculleus)。其中,甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)在不同窖泥中占优势,优势度为7.23%³9.64%。实验结果表明,浓香型白酒窖泥古菌群落结构及其多样性因窖龄和空间分布的不同而存在差异,其中以同窖池古菌种类较相似,窖底泥群落结构较稳定;窖泥中蕴藏着产甲烷菌资源,具有进一步开发研究的价值。     

生物强化菌系添加量对不同食微比餐厨垃圾厌氧发酵性能影响

为考察生物强化菌系添加剂量对餐厨垃圾厌氧发酵性能影响,确定不同食微比（F/M）下最佳菌剂添加量,进行了批式厌氧发酵实验。以实验室已获得的丙酸产甲烷菌系为生物强化菌系,对不同F/M（0.5、1.0、2.0）进行生物强化,菌剂添加量设置为5%、10%、15%、25%、35%比,通过产气性能及中间代谢产物的对比,结合产甲烷动力学评价生物强化效果。结果表明：各剂量的生物强化均可促进餐厨垃圾产气,提高累积产甲烷率1 ~ 3倍;各F/M下,累积产甲烷率均随生物强化剂量增加而增大,35%的添加量产气效果最佳。就生物强化效率而言,3组F/M发酵中,F/M为1.0且菌系添加量为15%时,单位质量菌剂获得最大甲烷提升效率（1 706 mL/gVS_菌剂）;中间代谢产物分析显示,生物强化可促进丙酸和乙酸的降解,避免酸抑制,从而提高产甲烷能力。修正Gompertz模型对产甲烷潜力动力学分析表明,生物强化可以缩短不同食微比下的发酵延滞期,加快反应进程。     

污泥中温厌氧消化氨抑制探讨

中温厌氧消化是常用的高效废物处理工艺,运行中易出现工序失稳、生物气产量低等现象。结合实例从氨氮角度分析了氨抑制导致系统失稳现象及其影响因素,并提出了相应的解决措施。     

CTMP废水厌氧生物可处理性和对产甲烷菌毒性的研究

本研究应用生物鉴定技术评价ＣＴＭＰ废水厌氧生物可处理笥和对产甲烷菌的毒性。生产产甲烷势试验结果表明，常规ＣＴＭＰ产生的废水具有适中的厌氧生物可处理性，其可溶性ＣＯＤ和ＢＯＤ５最高去除率分别为５６％和７４％。本文还报道了厌氧毒性鉴定结果。     

稠油厌氧降解产甲烷菌群的组成及产甲烷特性

从胜利油田聚驱稠油油藏采出水中富集得到一组55℃下生长的稠油厌氧降解产甲烷混合菌群SL-7,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析混合菌群的组成,并对其产甲烷特性进行了分析。结果表明:混合菌群SL-7由6株主要的单菌组成,其中2株单菌可分离培养,分别来自Firmiucutes和β-Proteobacteria,另外4株单菌为不可分离培养的菌株。经过270d培养,混合菌群SL-7所产有机气体中,甲烷产生量达到最大值,为1110μmol,占95.2%,其它气体(异丁烷、正戊烷、2,2-二甲基丁烷、2-甲基戊烷等)占4.8%,此时混合菌群SL-7对稠油的降解率达到30.6%。高效稠油降解产甲烷混合菌群的获得为残余低品位稠油微生物气化奠定了基础。     

利用微生物促进煤层间CO2甲烷化的新方法

为了在提高煤层气采收率的同时促进二氧化碳的资源化利用,在分析现有煤层气采收率方法作用机理的基础上,提出了一种利用微生物促进ECBM埋藏CO2甲烷化的新方法.该方法将注入二氧化碳趋采煤层气、微生物降解煤技术集约整合,通过产甲烷菌将因驱替煤层气而吸附在煤层表面的二氧化碳转化为甲烷,从而达到提高煤层气采收率同时减排二氧化碳的目的.煤层间微生物菌群降解煤的机理说明,产甲烷菌本身就具有利用煤分解生成的二氧化碳和氢气合成甲烷的能力,而外加二氧化碳可以在微生物降解煤的早期就启动消耗氢气生成甲烷气体的过程,并同时促进煤组分分解生成氢气的速度.由二氧化碳对产甲烷菌的影响、氢的来源、微生物激活和注入二氧化碳的先后顺序等角度的理论分析结果进一步论证了此种技术方案的可行性.     

基于导电材料强化抗生素胁迫厌氧消化的研究进展

厌氧消化是处理含抗生素有机废物的常用技术手段,但高浓度抗生素会抑制厌氧微生物菌群活性,从而干扰厌氧消化效能和抗生素自身降解效率。近年来,导电材料强化含抗生素有机废物厌氧消化取得了良好效果,有机废物资源回收效率得到进一步提升。本文从抗生素使用现状和对厌氧消化代谢过程的影响出发,讨论了抗生素在厌氧消化中的迁移转化机制,重点阐述了铁基和碳基导电材料在抗生素胁迫厌氧消化系统中的应用及生化作用机理。研究表明：通过富集功能性微生物、强化微生物种间电子传递以及削减厌氧消化系统中的抗生素和抗生素抗性基因,导电材料可以提升厌氧消化产甲烷效能、降低抗生素污染的环境风险。最后,从构建生物信息网络、开发优化新型材料和处理多元污染物方面对导电材料强化技术的发展方向进行了展望。     

褐煤本源菌生气特征及其作用机理

阐明了微生物与煤中有机质相互作用而生气的特征和机理,是深入理解煤层气成因及创新煤层气开采方法的重要基础。以昭通盆地褐煤为对象开展次生生物煤层气生成的模拟实验研究,并对生气机制进行了探讨。研究发现,褐煤样品中有本源活性厌氧细菌存在,以厌氧纤维素分解菌为主,硫酸盐还原菌极少;成功富集到本源产甲烷菌,以革兰氏阳性杆菌为主,个体差异较大。在此基础上,以富集到的本源菌为菌源,利用褐煤样品为底物进行了生物气生成模拟实验。结果表明:本源厌氧菌经过适应期后,能够利用褐煤有机质大量生气;次生生物气经历了两个产气周期,第1周期为腐植组产气期,第2周期是惰质组、稳定组产气期。认为产甲烷菌数量和腐植组含量直接影响生成潜力,矿物质对生气量影响明显;第1个周期的生气机理是乙酸发酵,第2个周期有CO2还原作用参与其中。结果显示:所生成甲烷的δ13C1值和δD均处于次生生物气正常范围;δ13C1随着降解时间的延长而变轻,这主要受底物类型和甲烷生成途径控制;13C1有明显从原煤向生物气中迁移的特征,认为母源继承关系和显微组分构成是造成迁移行为差异的重要原因。同时发现:在厌氧细菌降解作用下,褐煤族组分中饱和烃是受微生物降解的主要成分,厌氧细菌对偶数碳烷烃的降解能力更强,对正构烷烃的降解能力强过对异构烷烃的降解,低碳数的正构烷烃受降解程度大于高碳数烷烃,降解后期长链烷烃才受到明显的生物降解作用。基于实验结果认为,褐煤次生生物气产出是多种微生物共同作用的结果。随降解活动的进行,体系中优势微生物、生物酶发生改变和更替,引起pH值和VFA含量变化。降解初期发酵细菌为优势菌种,产甲烷菌和辅酶F420活性受到酸性物质的抑制。随后,产氢产乙酸菌成为优势菌,它们利用发酵细菌代谢产物产生乙酸和氢,两者之间具有食物链关系。辅酶F420活性在静止期后增长迅速,并在产气高峰期达到最大,体现本源产甲烷菌对褐煤底物的良好适应性,是评价产气量高低的有效指标。通过改变生气条件,研究底物类型、褐煤粒度、矿井水和煤矸石对褐煤生物气生成的影响。结果表明:不同配比的酵母浸出液、甲醇和乙酸钠溶液对生物气生成具有抑制或激活作用,较小粒度褐煤有利于提高生气率,不同比例矿井水的添加能够有效增加次生生物气产量。煤矸石本身不能作为基质被厌氧细菌利用。     

微生物增产煤层气菌种的驯化

采用厌氧培养方法,从厌氧污泥样品中富集出了产甲烷菌群,仅以煤为碳源对其进行驯化,得到了可以利用煤产甲烷的厌氧菌群。研究了该菌种利用煤产气的规律及常规碳源对菌种产气的影响。结果揭示：驯化后菌种对煤的利用能力显著提高,适应期由15 d缩短到6 d;产气量也显著增加。菌种产气具有规律性,产气周期共28 d,可分为3个阶段：适应期、产气期和稳定期。100 mL底物质量浓度为20 g/L的培养液总产气量达到182 mL,气体中的甲烷浓度约为16%。单日产气量呈先增加后减少的趋势,其中15~17 d的产气量最大,达到20 mL/d。菌种可以利用乙酸钠和甲醇产气,乙酸钠对菌种利用煤产气的增加效果更显著。