膜生物反应器的研究进展

膜生物反应器是近年来发展的废水处理新技术,具有活性污泥浓度高、污泥龄长、占地面积小、投资省的特点。利用膜生物反应器进行污水处理不仅可以大大节约水资源,还可以大大节约能源,节省设备和运行费用,已成为二十一世纪研究热点。膜生物反应器是通过高效膜分离技术与活性污泥相结合,增大污泥中的特效菌来加快生化反应速率,提高废水处理效果。目前处理对象已从生活污水扩展到高浓度的有机废水和难降解的工业废水。本文综述了膜生物反应器在废水中的应用研究情况,并分析比较了各种膜材质的特点、适用范围以及膜的污染因素和清洗方法,展望了膜生物反应器的应用前景及进一步研究方向。     

固定化细胞膜反应器生产6－APA的研究

将青霉素酰化酶基因工程菌大肠杆菌A56(pPA22)通过交联截留固定化在由中空纤维膜或平板膜构成的膜反应器内,提高了单位体积反应器的酶活,实现了高浓度青霉素的裂解。采用反冲模式操作的中空纤维膜反应器裂解7．8％医用青霉素钠盐50批,产品6－APA的平均重量收率达到90．1％,纯度达98．6％,50批反应操作后,膜反应器内剩余酶活力仍在80％以上。     

多孔炭分子筛膜的应用研究

由于多孔炭分子筛膜具有均布的孔隙结构和较强的渗透通量,使其在生产和生活的诸多领域中得到了广泛应用。目前,国内外对多孔炭分子筛膜进行了大量研究,结果表明其可以根据分子筛分机理对混合物进行分离,特别对于分子直径较小气体的分离系数较高,在废水处理、气体分离、氢气回收等领域表现出优异的性能,具有广阔的发展前景。     

膜-生物硝化反应器处理含氨废水效能的研究

研究了膜 生物硝化反应器对含氨废水的处理效能以及分离膜的截留和渗透效能。膜_生物反应器启动迅速 ,在水力停留时间为 1d的情况下 ,反应器最高进水浓度达 80mmol(NH₄⁺-N)·L^-1 ,最高容积负荷达 1 12kg(NH₄⁺ -N)·m^-3·d^-1 ,氨氮去除率保持在 95%以上。试验证明 ,分离膜对微生物有良好的截留作用 ,50天内反应器的污泥浓度从 5g·L^-1 增长到 10g·L^-1 ,分离膜表面附着的生物层则对废水氨氮和亚硝氮有进一步的转化作用。在液位差低于 80cm时 ,提高液位差可增大膜渗透通量 ;液位差超过 80cm后 ,增大液位差的膜渗透通量效应很小 ;其中 ,当液位差为 2 0cm左右时 ,膜通量达 2 . 5 1L·m^-2 ·h^-1 ,阻力最小 [(2 . 6 3× 10^-5)m^-1]。该膜_生物硝化反应器可依靠液位差压力驱动出水 ,无需外加动力。     

膜反应器培养植物细胞研究进展

本文就膜反应器在植物细胞培养中的研究现状进行了评述,并探讨了各类膜反应器存在的问题。     

MBR运行初期对基因工程菌的截留特性研究

在膜-生物反应器(MBR)中实施基因工程菌生物强化时, 运行初期基因工程菌流失是生态风险评价的重要内容。在一体式微滤膜-生物反应器中, 考察了运行初期不同运行条件对基因工程菌流失密度和截留效率的影响, 并对截留特性进行了探讨。结果表明, 膜-生物反应器运行初期, 不同运行条件对基因工程菌的截留效率影响不同：污泥浓度增加, 截留效率提高; 提高膜通量和曝气量, 截留效率降低。基因工程菌接种密度为1.0×1010 CFU/mL时, 不同运行条件下的流失密度为1.0×102 CFU/mL~2.5×102 CFU/mL, 最大截留效率大于8 lg。膜-生物反应器运行初期, 膜组件截留、污泥吸附以及对悬浮细胞迁移阻碍是影响截留效率的主要因素, 一定条件下其截留效率贡献率分别为82.3%、14.9%和2.8%。膜-生物反应器稳定运行过程中形成凝胶层, 可以提高截留效率。一定条件下, 膜组件、污泥和凝胶层对基因工程菌的截留贡献率分别为75.3%、10.7%和14.0%。     

膜生物反应器中的生物学特征

由于在膜生物反应器内膜的截留作用 ,使膜生物反应器内的一些生物学特征与传统的活性污泥过程有所不同。本文系统地阐述了膜生物反应器内的微生物群落、活性污泥及微生物产物的生理生化特征。     

科学出版社新书

生物技术产业化——从实验室到工厂到产品[德]U．克拉格主编 曹竹安主译 高福主校 本书结合生物化工领域前沿进展,涵盖了工业生物技术工程化或产业化主要单元的共性技术,展示了近年来一些取得重大进展并有重要应用前景的工业生物技术成果及发展趋势。主要内容包括微生物发酵及相关反应器开发,阐述了高压发酵中传氧、传热以及二氧化碳抑制和动力、能量成本的核算理论;从理论阐述到应用实例,展示了平行反应器系统、膨胀床吸附的生物化学工程研究技术;并进而概述了进行微生物发酵代谢流分析的方法和进展。酶催化及酶膜反应器：论述了生物学原理在不对称催化中的应用,比较了不同辅因子再生体系的优缺点,阐述了酶催化的区域选择性和立体选择性,结合Degussa开发的膜反应器概述了其研究进展及应用实例。针对工业生物技术产业下游处理,阐述了厌氧废水处理的工程问题和工艺进展,比较了不同萃取体系用于初级和次级代谢产物分离的进展和发展趋势。     

氧对膜生物反应器短程硝化的影响

为了研究膜生物反应器的短程硝化性能以及氧对短程硝化的影响,通过对比耗氧率和供氧率,提出了膜生物反应器短程硝化的控制优化建议。在膜生物反应器硝化过程中,DO小于1 mg/L开始出现亚硝氮积累;DO降到0.5 mg/L,出水氨氮浓度与亚硝氮浓度之比接近1∶1;DO调控在0.5-1 mg/L范围内,有利于前置硝化反应器与后续厌氧氨氧化反应器衔接。膜生物反应器中污泥浓度可达20 g/L,耗氧能力可达19.86 mg O2/(L·s),但最大供氧能力仅为0.369 mg O2/(L·s),供氧成为反应器运行的制约瓶颈,"低DO高流量"曝气是继续提高短程硝化效能的控制策略。     

膜生物反应器的工艺应用现状综述

膜生物反应器(MBR)是一种膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术,在污水处理与回用、垃圾渗滤液处理方面有良好的应用前景.本文阐述了膜生物处理法(MBR)的处理机理;综述MBR的工艺应用现状及其工业应用;最后就MBR工艺的发展做展望。     

微生物酶法合成低聚半乳糖的新进展

低聚半乳糖(GOS)是目前国际上已开发的功能性低聚糖之一,其商业化产品是应用微生物β-半乳糖苷酶以乳糖为原料进行转糖基反应获得,不同来源的酶合成GOS的结构不同,转糖基效率也存在差异.天然酶合成GOS的产量一般为20%～45%,分子改造获得的人工酶能将90%的乳糖底物转化为GOS;采用两相体系或反相胶束可以在一定程度上提高GOS产量.应用填充床反应器、活塞流反应器、膜反应器可规模化合成GOS;采用色谱柱法、酶法、纳滤膜法和微生物发酵法可纯化GOS产品,去除单糖及乳糖组分,扩大其应用范围.     

厌氧E-MBR反应器在焦化废水处理中的微生物特性研究

【目的】将厌氧的膜生物反应器(MBR)与微生物燃料电池(MFC)耦合的厌氧电辅助膜生物反应器(E-MBR)应用于实际工业焦化废水处理。【方法】通过正交实验优化了反应器进水的培养条件为PO_4~(3–)14.3 mg/L、Fe~(2+)0.2 mg/L、Fe~(3+)0.1 mg/L、Co~(2+)0.1 mg/L和Mn~(2+)0.2 mg/L。在此条件下考察了该反应器对系统中有机污染物的去除效率及厌氧污泥的污泥特性、产电性能、胞外聚合物(EPS)、微生物群落结构及膜污染的影响。【结果】结果表明,与未优化的培养条件相比,工业焦化废水COD的去除率提高了23%;污泥浓度(MLSS)、比重、沉降速度增加,污泥体积指数(SVI)降低,表明污泥颗粒化及沉降性能提高;污泥中溶解性EPS (SMP)、松散态EPS (LB-EPS)及紧密结合态EPS (TB-EPS)这3种组分中的蛋白质与多糖的比例(P/C)分别降低0.12、0.25和0.16,表明污泥更易于被降解;厌氧污泥的产电性能增强;高通量分子测序结果表明,反应器中污泥的群落结构发生了明显的变化,优势菌群突出;经扫描电镜(SEM)对比结果表明,反应器阴极膜的污染情况也得到了一定的减缓。【结论】优化进水培养条件可以达到使反应器污水处理效率提高、清理周期缩短和运行更稳定等效果,对于工业废水处理技术的节能环保方面提供一定的理论依据。     

实验三花药绒毡层膜的分离及绒毡层膜用于光镜和电镜观察的样品制作方法

绒毡层细胞的内切面(有的也在外切向面)存在一层抗乙酰解的膜,即绒毡层膜(tap-etal membrane)。这种结构坚固的膜在花药的石蜡切片上是分辨不清楚的,特别是不能看到结构的全貌。应用 Ertman 乙酰解方法处理花药,可以获得包围花粉粒的整个绒毡层的囊和附在膜的内表面(向药室一面)的乌氏体(Ubisch body)。分离的绒毡层膜可制作供光镜和电镜观察的样品。下面介绍分离的方法和制片的步骤。     

MBR运行初期对基因工程菌的截留特性研究

在膜-生物反应器(MBR)中实施基因工程菌生物强化时,运行初期基因工程菌流失是生态风险评价的重要内容.在一体式微滤膜-生物反应器中,考察了运行初期不同运行条件对基因工程菌流失密度和截留效率的影响,并对截留特性进行了探讨.结果表明,膜-生物反应器运行初期,不同运行条件对基因工程菌的截留效率影响不同:污泥浓度增加,截留效率提高;提高膜通量和曝气量,截留效率降低.基因工程菌接种密度为1.0×1010CFU/mL时,不同运行条件下的流失密度为1.0×102 CFU/mL～2.5×102 CFU/mL,最大截留效率大于8 lg.膜-生物反应器运行初期,膜组件截留、污泥吸附以及对悬浮细胞迁移阻碍是影响截留效率的主要因素,一定条件下其截留效率贡献率分别为82.3%、14.9%和2.8%.膜-生物反应器稳定运行过程中形成凝胶层,可以提高截留效率.一定条件下,膜组件、污泥和凝胶层对基因工程菌的截留贡献率分别为75.3%、10.7%和14.0%.     

基于功能高分子材料的生物被膜构建及其生物转化应用进展

生物被膜是微生物附着在载体材料表面的高度有组织的微生物群体,主要由菌体和微生物的胞外分泌物构成。与浮游细菌相比,生物被膜内的微生物对抗菌剂、恶劣环境及宿主免疫防御机制的抗性显著增加,还具有自增殖、可重复利用等优点。近年来,生物被膜在污水处理、工业发酵、食品工程和生物制药等领域受到越来越多的关注。载体材料的理化性质对生物被膜的构建具有重要影响。有机高分子材料因价廉、具有较轻的比重和密度、易于表面改性等特点,成为介导生物被膜构建的优选载体材料。本文对水凝胶、高分子分离膜、聚合物纤维膜及移动床生物膜反应器(MBBR)载体等几大类功能高分子材料促进生物被膜构建及其生物转化应用研究进行综述,以期为相关科研工作者提供参考。     

原位吸附浸没式膜生物反应器催化制备茚二醇

在浸没式膜反应器(IMB)中利用恶臭假单胞菌ATCC 55687催化茚制备顺式茚二醇。采用25根膜丝制作的膜组件,在茚为3 g/L时,经过24 h培养,IMB中顺式茚二醇产量达到悬浮细胞反应器(SCB)的4倍多;进一步,在培养开始阶段加入10 g/L sp-207树脂进行原位吸附,IMB中顺式茚二醇产量最高达709 mg/L,为SCB产量的660%,容积产率也从SCB中的6 mg/(L·h)提高到30 mg/(L·h)。在原位吸附IMB中,中空纤维膜既可作为固定化细胞载体,同时又可作为第二相吸附不溶性底物,降低底物和产物抑制,兼有固定化反应器和两相反应器的优点。     

适于制造不饱和脂肪酸的油滴反应器

日本油脂公司筑波研究所研制成适用于脂肪酶反应的生物反应器。这是一种利用分散板的反应器。用它进行酶反应的效率与膜反应器相同,而且设备更易放大。该公司打算把它应用于已投产的不饱和脂肪酸等产品以及在附加价值高的油脂类物质的制造中,以实现工业化。在实验室规模上已证明它的性能良好,现正以直径7cm×1cm的反应器行试验。预料工业上的反应器规模是直径1m×高6—7m。     

能同时分离精制的生物反应器

日本电气工业公司开发成功由酶进行生化反应和反应器中生成的物质分离精制同时进行的生物反应器。方法是将酶固定在多孔质的中空系上,基质溶液流入反应器115支的中空系束的园筒状中空系膜上     

渗透汽化膜在生物燃料分离中的应用

生物燃料作为一种重要的可再生能源,近年来引起了各国越来越多的重视。生物燃料的发展不仅依赖于生物质转化为生物醇的过程,也依赖于净化和分离技术的突破。在众多分离方案中,以膜渗透汽化为基础的混合工艺提供了最直接有效的方法。本文简述了渗透汽化技术的基本原理和混合工艺设计,并重点介绍了笔者近年来应用渗透汽化技术在生物燃料分离方面的研究工作,从膜材料和膜形态两方面阐述了膜设计和膜制造的具体方案,举例说明了渗透汽化膜在生物醇脱水和回收方面的应用,最后讨论了该领域的发展趋势以及未来挑战。     

膜技术在生物检测中的应用研究进展

膜具有保护、支撑、分散和分离的功能,通过表面修饰和接枝/负载选择性配基或催化剂等可赋予膜更多的功能,因此膜技术在生物检测中的应用越来越广泛,其发挥作用的方式和途径也极其多样化。对功能膜的理性设计可以满足生物检测过程中不同环节的需求,包括生物样品的前处理、制备、响应和传感等。文中简述了分离膜的功能化方法,并对目前膜技术在样品制备和检测过程中的应用以及多功能膜集成的研究进行综述。通过梳理面向生物检测的功能膜设计、制备和应用研究进展,以期更好地发挥膜材料结构和功能的优势,构建更加"适应"检测环境的高效、稳定检测平台。