碱-组合工艺预处理剩余污泥研究进展

城市污泥在进行厌氧发酵处理时,所需时间长、SS降解率低、产气量也低,难以有效达到污泥减量化的目的(VS去除率30％左右).污泥的厌氧发酵包括水解、酸化、产乙酸、产甲烷的过程.研究发现在污泥进行厌氧发酵过程中固态有机物的水解、酸化是限速步骤,因此为了促进污泥的水解、酸化,使更多的固体有机物转化为水溶性的有机物,进而提高厌氧发酵的效率实现污泥的减量化、无害化和资源化利用,对污泥预处理是必须的.该文着重介绍了NaOH及其组合工艺对污泥预处理的影响.     

乙酸分级预处理甘蔗渣对纤维素酶解性能的影响

为提高甘蔗渣的纤维素酶解性能,采用乙酸脱木素结合碱脱乙酰基的预处理工艺 (Acetoline工艺) 对甘蔗渣进行预处理,考察了乙酸脱木素过程中若干因素对预处理结果的影响,并对预处理后甘蔗渣的纤维素酶解性能进行了研究。结果表明,经过Acetoline预处理后甘蔗渣在7.5％固体含量、15 FPU+10 CBU/g固体的纤维素酶和β-葡萄糖苷酶用量下酶解48 h,酶解聚糖转化率接近80％。与稀酸预处理相比,Acetoline预处理可以得到更高的酶解聚糖转化率。实验结果表明Acetoline工艺是一种可有效提高甘蔗渣纤维素酶解性能的预处理方法。     

稀碱预处理棕榈残渣制备纤维乙醇

以棕榈残渣(Empty fruit bunch,EFB)为原料,通过预处理、酶解、发酵等过程制备纤维乙醇.首先对比了碱、碱/过氧化氢等预处理条件对棕榈残渣组成及酶解的影响,结果表明稀碱预处理效果较好.适宜的稀碱预处理条件为:NaOH浓度为1％,固液比为1∶10,在40℃浸泡24 h后于121℃下保温30 min,在该条件下,EFB的固体回收率为74.09％,纤维素、半纤维素和木质素的含量分别为44.08％、25.74％和13.89％.对该条件下预处理后的固体样品,以底物浓度5％、酶载量30 FPU/g底物酶解72 h,纤维素和半纤维素的酶解率分别达到84.44％和89.28％.进一步考察了酶载量和底物浓度对酶解的影响以及乙醇批式同步糖化发酵,当酶载量为30 FPU/g底物,底物浓度由5％增加至25％时,利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae(接种量为5％,VIV)发酵72 h后乙醇的浓度分别为9.76 g/L和35.25 g/L,可分别达到理论得率的79.09％和56.96％.     

一株纤维素降解菌的分离、鉴定及对 玉米秸秆的降解特性

[目的]获得高产纤维素酶细菌菌株,探讨以氨化预处理玉米秸秆为底物时的纤维素酶产酶特性及底物降解特性,探讨纤维素酶作用机理,提高玉米秸秆利用率.[方法]用LB培养基分离并纯化菌株,羧甲基纤维素钠培养基培养、刚果红染色进行初步筛选.考察氨化预处理对底物降解率、产酶能力的影响.通过形态特征观察及16S rRNA、Biolog鉴定菌株.[结果]分离到一株高效纤维素降解菌NH11,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis). 30℃、发酵5d时,预处理前后玉米秸秆降解率分别为14.24％和24.73％.30℃、pH 7.2时,处理组CMC酶活力峰值处为153.84 U/mL,FPA酶活力为197.24 U/mL,比未处理组分别高出11.45％和10.59％.[结论]NH11具有较高的纤维素酶产酶能力,氨化预处理能够提高菌株对玉米秸秆的降解率.该菌株在秸秆堆肥、制作食用菌培养基和制取反刍动物粗饲料方面具有很高的应用价值.     

四种羊肚菌在固体发酵条件下的菌丝生物量和降解淀粉作用

本文对4种羊肚菌在固体发酵条件下的菌丝生物量和降解淀粉作用进行了研究,结果表明：羊肚菌(Morchella esculenta)、尖顶羊肚菌(M conica)、黑脉羊肚菌(M angusticeps)和皱柄羊肚菌(M. crassipes)在玉米粉培养基或马铃薯粉培养基上进行固体发酵时,菌丝生物量之间无显著差异;但a-淀粉酶活力、淀粉降解率差异显著。4种羊肚菌中,尖顶羊肚菌的降解淀粉能力最强。在培养基中添加Ca²⁺和氮源以及将发酵时间从15天延长到25天均能显著提高羊肚菌的菌丝生物量、a-淀粉酶活力和淀粉降解率。在添加10％黄豆粉、0.1％Ca(Cl)₂25℃发酵25天的玉米粉和马铃薯粉的发酵产物中,尖顶羊肚菌对玉米淀粉的降解率可达到74.2％,对马铃薯淀粉的降解率可达到79.8％。     

餐厨垃圾和市政污泥配料比对厌氧产甲烷特性及微生物多样性的影响

在(38±0.5)℃的温度下,研究不同配料比对餐厨垃圾和市政污泥混合厌氧消化过程中系统参数及微生物群落多样性的影响,设定餐厨垃圾和市政污泥的挥发性固体的质量比为1∶0、0∶1、1∶1、1∶2和2∶1,并采用高通量测序技术分析厌氧消化过程中微生物组成的多样性。结果表明:质量比为1∶1的体系混合厌氧消化时,产甲烷效果最佳,单位质量的挥发性固体含量的产甲烷量可达到232.86 L/kg,挥发性固体含量的去除率达46.09%。各个混合比例体系中的优势物种为拟杆菌门(Bacteroidetes)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)。在餐厨垃圾中添加市政污泥混合厌氧消化能够提高微生物群落的多样性,促进菌种间的协同作用,进而提升产气效率。     

产纤维素酶黏细菌在生物转化的作用

目的:预处理对木质纤维素降解的影响.方法:从土壤中分离筛选到高纤维素酶活的黏细菌菌株So ce sh1008.该菌具有CMC酶活(CMCase)及微晶纤维素酶活性.研究NaOH联合黏细菌降解盐蒿、稻草、棉花秸秆和甘蔗渣四种木质纤维素的情况.结果:碱(2％ NaOH) -黏细菌处理的方法优于黏细菌-碱的方法,其中降解棉花秸秆降解效果最明显,以5.0g木质纤维素为原料,其最终干重损失达2.1g,溶液中总糖含量和还原糖含量均值分别为12.8 mg/mL和0.93 mg/mL.酵母菌发酵产乙醇的研究结果表明,最佳发酵时间为47h,碱-黏细菌甘蔗渣降解液发酵效果最好,乙醇产出达6.0％.结论:黏细菌联合2％ NaOH能有效降解甘蔗渣,提高乙醇产量.     

外加电压对污泥厌氧消化产甲烷同步降解菲的影响

在污泥厌氧消化与微生物电解池耦合系统中,研究不同外加电压对污泥产甲烷及降解菲的影响,外加电压分别设定为0.4、0.8、1.2和2.5 V,定期对消化过程中产气量、pH、总有机碳(TOC)、溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮及菲含量等参数进行分析,并通过高通量测序对消化污泥及电极生物膜上的微生物多样性进行分析。结果表明:外加电压能有效促进污泥厌氧消化产甲烷并提高系统中菲的降解率,当外加电压为0.8 V时,单位质量固体的甲烷产率为136.36 L/kg,挥发性固体(VS)的去除率为42.26%,污染物菲的去除率为43.88%,均明显高于其他实验组。微生物多样性分析表明:当外加电压低于0.8 V时,阴极生物膜上的优势产甲烷菌为Methanosaeta和Methanospirillum,属于乙酸营养性产甲烷菌;当外加电压为0.8 V以上时,阴极生物膜上的优势产甲烷菌为Methanobacterium,属于氢营养性产甲烷菌。     

城市污泥中邻苯二甲酸酯(PAEs)的厌氧微生物降解

邻苯二甲酸酯(PAEs)是城市污泥中普遍存在的一类具有内分泌干扰性作用的有机污染物.研究污泥厌氧生物处理过程中PAEs的微生物降解对保障污泥农用的安全性十分必要.本文以污泥中两种主要的PAEs——邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸(2-乙基己)酯(DEHP)为研究对象,通过比较PAEs在污泥厌氧消化系统与发酵产氢系统中降解过程的差异及系统污泥特性的变化,分析不同污泥厌氧生物处理系统中影响PAEs降解的可能因素.结果表明: 在污泥厌氧发酵系统中,DBP在6 d内降解率达99.6%, DEHP在整个14 d的培养期间也降解了46.1%;在发酵产氢系统中,在14 d培养过程DBP的降解率仅为19.5%,DEHP则没有明显的降解.与厌氧消化系统相比,PAEs在发酵产氢系统中的降解受到明显抑制,这与发酵产氢过程中微生物量下降、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G⁺/G^-)和真菌/细菌变小及挥发性脂肪酸(包括乙酸、丙酸及丁酸)浓度升高有关.     

嗜热微生物及其降解剩余污泥的机理

活性污泥法已经被广泛应用于污水处理中.剩余污泥是此过程的副产物,其处理费用约占污水处理系统总成本的25%～60%,处理不当则会带来严重的二次污染,成为目前污泥处理研究的难点之一.利用嗜热微生物降解污泥操作方便、经济性较好且易于管理,具有良好的应用前景.本文对污泥降解中的嗜热微生物、嗜热微生物污泥降解机理以及污泥降解过程中起重要作用的嗜热蛋白酶和脂肪酶的最新研究进展进行综述,归纳总结了影响嗜热微生物降解污泥的主要影响因素,并对嗜热微生物在污泥消化方面的应用研究进行展望.     

铝盐-淀粉复合絮凝剂污水处理效果研究

以模拟废水、生活污水、市政污水和制浆造纸废水为实验对象,检验了一种新合成铝盐一淀粉复合絮凝剂中试产品(CAS)的污水处理效果．结果表明,与聚合氯化铝(PAC)相比较,CAS处理不同浓度(100、400和2000mg·L^-1)高岭土模拟废水时最佳投加量分别为3．0、2．0和2．0mg·L^-1,为PAC最佳投加量的60％、50％和50％;同时CAS对该废水、生活污水、市政污水的浊度去除效果略优于PAC,但COD去除率明显高于相同剂量的PAC;处理高浓度制浆造纸污水时,CAS投加量相当于PAC用量的70％。COD处理率提高10％,污泥量减少40％.     

热碱预处理对菊芋茎秆组成和酶水解影响

为了深入了解菊芋茎秆用于生物能源转化的潜力,在对菊芋茎秆的全秆、韧皮以及髓芯的组成分析基础上,采用不同浓度的Na OH在121℃对菊芋茎秆进行预处理,并对预处理后的茎秆进行酶水解。结果表明:菊芋茎秆具有较高木质素含量(32.0%),且韧皮中木质素含量最高;茎秆中碳水化合物总含量与传统农作物秸秆相当,但纤维素含量相对较高(40.5%),半纤维含量相对较低(19.6%)。经不同浓度Na OH预处理后,相对于未处理茎秆,全秆、韧皮以及髓芯中木质素含量分别降低13.1%–13.4%、8.3%–13.5%和19.9%–27.2%,半纤维素含量分别降低了87.8%–96.9%、87.6%–95.0%和74.0%–90.2%。纤维素含量在全秆、韧皮和髓芯中相应增加了56.5%–60.2%、52.2%–55.4%和62.7%–73.2%。酶水解的结果显示,增加预处理过程中Na OH的浓度,全秆和韧皮的水解率可被提高2.3–2.6倍和10.3–18.5倍。虽然热Na OH预处理可以有效地改善髓芯水解性能,但经过高浓度的Na OH(2.0 mol/L)预处理,髓芯的水解性能下降明显。由此可见,菊芋用于生物能源转化技术中,热碱法可较好地适用于菊芋秸秆预处理。提高碱浓度,有利于半纤维素和木质素的去除,并实现酶水解糖化产率的提高。但鉴于碱浓度过高会造成髓芯糖产率降低,热碱预处理菊芋秸秆工艺条件需进一步优化。     

1,3-丙二醇发酵液的絮凝预处理研究*

研究了天然澄清剂Ⅱ型B组份对1-3-丙二醇发酵液的絮凝预处理效果。首先通过单因素实验和正交实验,确定了影响絮凝的主要因素及其最佳工艺条件:即在pH6.0、用量为0.01g/L、NaCl盐浓为0g/L时,絮凝率可以达到95.97％。然后考察了絮凝预处理对发酵液过滤以及电渗析脱盐的影响,实验结果表明:絮凝预处理能显著加快发酵液中固体微粒的沉降,提高过滤速度,其中絮凝样的滤饼湿基、干基重量分别比对照样增加41.13％、51.88％;絮凝预处理还能加快电渗析脱盐速度,与过滤相结合可以代替离心预处理。     

棉秆沼气发酵生物预处理及接种物的驯化

通过多代淘汰的方法,筛选了一组稳定高效的棉秆降解复合菌系-MEG复合菌系。将该菌系接入棉秆,静置处理7d后进行沼气发酵,其产气量较未经预处理的提高了25%。变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析结果表明,生物预处理后棉秆沼气发酵系统的细菌群落结构多样性较未经预处理的丰富。同时,比较了采用6种驯化方法获得的接种物对棉秆沼气发酵日产气量和累积产气量的影响,结果表明,采用河底泥、臭水沟泥、工厂废水底泥、荷塘底泥、湖底泥等5种污泥混合后驯化的活性污泥可作为棉秆沼气发酵的有效接种物,其沼气发酵的日产气量和累积产气量均较单种污泥驯化的接种物高。     

不同预处理条件对海水养殖废弃物发酵产氢的影响

【目的】利用海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢,可在减少有机污染物的同时获取氢气。【方法】以海水养殖场有机废弃物为底物,比较嗜热酶(S-TE)、酸、碱、灭菌、微波不同预处理方法对厌氧发酵产氢效果的影响,并对发酵过程中底物性质变化[SCOD、可溶性蛋白质、可溶性糖、pH、VFAs(挥发性脂肪酸)和乙醇]进行探讨。【结果】灭菌预处理产氢效果最好,产氢率为22.0 mL/g VSS,酸处理的效果最差,产氢率为7.6 mL/g VSS。可溶性糖大量消耗之后,氢气不再产生。接种S-TE预处理污泥的底物能更多地释放营养物质,并在整个发酵过程中保持较为稳定的pH值。发酵过程中产生的VFAs主要成分是乙酸,在发酵后期出现乙醇。【结论】灭菌预处理是海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢的最佳预处理方法,可溶性糖为这一过程主要的营养来源。     

1,3-丙二醇发酵液的絮凝预处理研究

研究了天然澄清剂Ⅱ型B组份对1,3-丙二醇发酵液的絮凝预处理效果。首先通过单因素实验和正交实验,确定了影响絮凝的主要因素及其最佳工艺条件：即在pH6．0、用量为0．01g／L、NaCl盐浓为0g／L时,絮凝率可以达到95．97％。然后考察了絮凝预处理对发酵液过滤以及电渗析脱盐的影响,实验结果表明：絮凝预处理能显加快发酵液中固体微粒的沉降,提高过滤速度,其中絮凝样的滤饼湿基、干基重量分别比对照样增加41．13％、51．88％;絮凝预处理还能加快电渗析脱盐速度,与过滤相结合可以代替离心预处理。     

环境保护及农业废物利用

940842氮和甲酸对上流厌氧污泥床反应器嗜热颗粒中丙酸和丁酸降解的影响〔英〕/Schmidt,J.E.…了Ap-pl.Environ.Mierobiol一1993一,59(8)一2546一2551〔译自DBA,1993,12(19),93-1 1295〕 检测了在嗜热(55℃)上流厌氧污泥床消化器 (饲喂乙酸、丙酸和丁酸)的完整和裂开颗粒 (DGs)     

石油污染盐碱土壤翅碱蓬根围的细菌多样性及耐盐石油烃降解菌筛选

为了更好地了解石油污染盐碱土壤翅碱蓬根围的细菌多样性,采用16S rRNA基因克隆文库方法对其进行分析,在此基础上采用富集培养方法从该生境中分离筛选耐盐石油烃降解菌.16S rRNA基因克隆文库分析结果表明,海杆菌属(Marinobacter)、食烷菌属(Alcanivorax)和假单胞菌属(Pseudomonas)是该生境中的优势菌.他们可能在石油污染盐碱土壤翅碱蓬植物修复过程中起重要作用.进一步采用富集培养方法,从该生境中分离得到8株耐盐石油烃降解菌,可以耐受6％-10％浓度的NaCl,石油烃降解率在32.3％-57.0％之间.经16S rRNA基因序列分析,8株菌隶属于戈登氏菌属(Gordonia)、无色杆菌属(Achromobacter)、迪茨菌属(Dietzia)、芽胞杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas).他们可能参与石油污染盐碱土壤翅碱蓬植物修复过程中的石油烃降解.     

预处理对泔脚发酵产氢的强化研究

采用热(80℃,15 min)预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了不同预处理方法对泔脚中温(36℃)批式发酵产氢的影响。Gompertz模型拟合结果表明:微波850 W,4 min与pH9.0下预处理泔脚的发酵产氢延迟时间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:3.47 h,9.43 mL/(g.h),186.23 mL/g及46.0%时,具有更大的产氢优越性。泔脚的发酵产氢过程也是一个酸化过程,发酵产氢结束后,4个预处理方案的发酵产氢余物的pH在4.40~5.00之间,pH均有较大幅度的下降。     

固体碱活性氧蒸煮用于木质生物质预处理和组分分离

随着环境问题的日益突出和化石资源的逐渐枯竭,对可持续生物质资源的开发利用越来越引起人们的重视。由于木质生物质具有天然的抗降解屏障,有效预处理和组分分离被认为是实现生物质高值化利用的必要步骤,也是难点所在。近年来,基于生物质资源全组分、多元化综合利用的"生物精炼"理念兴起。基于生物精炼理念和绿色化学原则,笔者团队开发了一种新型的固体碱活性氧蒸煮预处理体系,并最终发展形成了系统的各组分高值化利用工艺路线。固体碱活性氧蒸煮工艺避免使用传统工艺常用到的水溶性强碱和含硫化合物,并以廉价的水为溶剂,成本低廉,环境友好,有很好的产业化利用前景。围绕固体碱活性氧作用机制、蒸煮工艺优化和各分离组分性质进行了概括总结,以期为该工艺的深入研究和木质生物质精炼技术的发展提供经验与参考。