外源添加物对高盐废水厌氧消化的影响:综述

围绕铁基材料、相容性溶质以及碳材料等外源添加物对高盐废水厌氧生物处理效果的影响进行综述。在高盐度作用下,铁基材料和碳材料通过增强直接种间电子传递、富集功能微生物等作用来提高高盐度中厌氧消化产甲烷效率;相容性溶质可以被微生物吸收来平衡渗透压差,以帮助微生物更快地适应高盐环境,从而提高高盐废水的厌氧消化处理效果。

酶催化固碳过程及其强化技术研究进展

全球范围迅猛发展的工业生产导致温室气体CO_(2)的排放,引发人们对全球气候变化的普遍关切。在发展清洁能源、工业流程再造等减少碳排放的同时,开发高效、经济的CO_(2)捕集、利用与储存(CCUS)技术显得尤为迫切。本文基于CO_(2)资源化利用的目的,对生物体外酶催化固碳过程及其强化技术的研究进展进行综述。首先,介绍了CO_(2)转化过程中涉及的关键催化酶及其优化,阐述了CO_(2)资源化利用的具体策略,涵盖了将CO_(2)催化转化为甲酸、甲醇、甲烷、淀粉以及L-乳酸、丙酮酸等特定产物分子。进而,重点阐述了辅因子的原位再生、酶的固定化、反应系统的优化设计、反应条件优化(pH、温度、底物浓度)以及产物原位分离等技术对CO_(2)生物酶催化反应过程的强化,实现CO_(2)的高效固定与资源化利用。旨在通过多方面交叉论述,为生物酶催化过程及路线设计包括固定化酶催化剂的制备、反应器选择设计与开发、酶催化过程调控、高值化产品定向合成等提供有益的启发和思考。最后,总结了酶催化固碳过程存在的问题和挑战,并对其未来值得研究的方向进行了展望。

基于琼脂糖微球金属螯合层析介质的制备及性能评价

以琼脂糖凝胶微球为研究对象,通过对微球进行化学交联与配体连接,制备系列金属螯合亲和层析介质,并测试其在模型蛋白中的吸附性能。首先,探究不同工艺条件对微球尺寸的影响。结果表明,在最优条件下,琼脂糖微球粒径集中在45~160µm之间,收率为95%,平均粒径为91.2µm。随后,以琼脂糖微球4B和6B为原料制备交联琼脂糖微球4FF(4FastFlow)和6FF(6FastFlow),调控交联剂滴加方式,探究不同因素对4FF微球机械强度的影响,所得4FF和6FF的最大流速分别达1190cm/h和2228cm/h。此外,本工作对制备的4FF微球进行复原性能测试及形貌表征,借助凝胶色谱法测定不同标准蛋白的保留体积,并计算有效分配系数。最后,以交联琼脂糖微球6FF为基质,制备葡聚糖接枝型金属螯合亲和层析介质,以单克隆抗体IgG为模型蛋白,探究不同条件对介质动态蛋白载量的影响。结果表明,介质的最高动态蛋白载量可达44.8mg/mL gel。本工作为琼脂糖微球的可控制备、改性,以及在生物蛋白分离纯化中的应用提供了新思路,也为后续扩大化生产奠定了基础。

不同铁矿物对酱香型白酒封窖泥厌氧消化的影响

通过向废弃窖泥厌氧消化系统中分别添加强氧化性的水铁矿和弱氧化性但有导电性的磁铁矿,考察Fe(Ⅱ)、有机物、微生物群落结构等的变化,探究不同类型Fe(Ⅲ)矿物对窖泥厌氧消化的影响。结果表明,水铁矿组富集铁还原菌,Fe(Ⅱ)含量第12天迅速增加至900 mg/L,表明水铁矿发生了异化铁还原。磁铁矿组与对照组中Fe(Ⅱ)含量几乎一致,说明磁铁矿没有发生异化铁还原。水铁矿组和磁铁矿组中COD去除量分别比空白组增加了16.1%和4.9%,表明水铁矿和磁铁矿均促进了有机物的去除。磁铁矿组富集了Geobacter和Methanosarcina,促进了直接种间电子传递(DIET),增加了23.4%的甲烷产量,而水铁矿抑制甲烷化,降低了32.2%的甲烷产量。

细菌-真菌复合菌群构建及石油烃降解条件优化

为获得可高效降解石油烃的细菌-真菌复合菌群,首先通过比较单菌株的降解率,初步筛选出降解能力最高的2株细菌和2株真菌,进一步利用复配和正交等方法构建出具有最佳石油烃降解能力的复合菌群。通过16S rRNA和ITS序列分析对目标细菌和真菌菌株进行分子鉴定,并开展单因素实验对复合菌群的降油培养条件进行优化。结果表明:目标细菌和真菌对石油烃具有一定的降解能力,其降解率分布在17.19%~52.01%;而复合菌群S9(由B2、F4和F5菌株组成)对石油烃的降解率在第7 d可达到60.34%,比单一菌株在相同时间内降解率分别提高了11.03%、17.94%、8.33%。经鉴定,B2为假单胞菌(Pseudomonas)、F4为波氏假阿利什霉菌(Pseudallescheria boydii)、F5为尖端赛多孢子菌(Scedosporium apiospermum)。经培养条件优化后,S9接种量为7.0%(B2占2.0%,F4占2.5%、F5占2.5%)、初始石油质量分数为1%、温度为30℃、pH为7、转速为140 r·min^(-1)的条件下,第7 d对石油烃的降解率可达84.37%,相比优化前提高了24.03%,降解能力提高显著,达到了预期目的。

强化生物技术降解VOCs的微生物优势菌门研究进展

综述了利用表面活性剂、优化生物反应器和真菌微生物等方法来发挥微生物优势菌群在生物净化强化技术中的作用,重点阐述了微生物的优势菌门在治理大气中挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)中的重要意义,利用高通量宏基因测序对生物反应器中的微生物群落信息进行分析,指出微生物在强化生物技术方面的重要作用。

水生植物对微污染水体生态修复的研究综述

系统总结不同水生植物对河流等微污染水体生态修复效率,阐述水生植物修复水体的净化机制并分析水生植物在净化过程中的影响因素(温度、透明度、污染物浓度)及其互相作用机制,结果显示挺水植物对Hg、Fe、Cu、Zn等污染物的去除率分别为32.6%~39.7%,44.9%~51.4%,63.7%~70.5%,74.7%~79.4%,沉水植物对Co、Ni、Cu、Zn的去除率分别为44.7%~45.3%,55.7%~59.3%,64.8%~69.4%,61.3%~65.4%。可为生态修复工程中水生植物的优选工作提供理论基础。

新型生物膜法处理农村生活污水的研究进展

结合我国农村生活污水特点,概述和比较了几种生物膜法处理工艺及其组合工艺的技术特点和适用条件,介绍了生物膜法处理工艺在农村生活污水处理中的工程应用案例。展望了进一步优化农村生活污水处理工艺经济性的发展方向,为提升农村人居环境质量提供技术支撑。

环境中抗生素抗性基因(ARGs)形成和传播机制研究进展

从DNA损伤和错误修复角度阐述了环境中抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes,ARGs)的形成机制,并对DNA损伤和错误修复过程中涉及的相关核心功能基因片段进行归纳总结。也从细胞代谢角度阐述了环境中ARGs进行水平传播的三种主要机制,包括:菌毛架桥作用、信号传导和IV型细胞分泌系统。现有研究进一步加强对ARGs在环境中形成和传播机制的认识,为今后研究ARGs的削减提供理论依据。目前关于抗生素诱导ARGs形成和传播的内在机制仍相对缺乏,后续可从生物毒性和分子生物学层面进行深入研究。

精细化工中生物催化技术的应用探究

近年来,生物技术发展迅速,生物催化技术越来越多地应用于精细化工,涉及医药,农药,香料和食品添加剂等诸多领域。通过对生物催化技术的深入研究与运用,既能优化传统化工生产过程、降低能源消耗与环境污染,又能研发新型高性能化学品以促进精细化工行业创新与持续发展。所以探讨精细化工生物催化技术的运用对提高产业整体技术水平以及市场竞争力有着十分重要的作用。文章旨在论述近年来生物催化技术应用于精细化工的研究进展,从而对相关方面的研究与实践起到一定的帮助与借鉴作用。

铁碳纤维人工水草对污染河湖微生物挂膜的影响

针对水体强化净化过程中碳纤维人工水草表面能低、微生物附着时间长、挂膜启动慢的问题,利用废铁和碳纤维水草组合构建了铁碳纤维人工水草(ICF),以重污染地表水为原水,在阶段曝气的条件下进行了强化挂膜实验研究。结果表明,与碳纤维人工水草相比,铁碳纤维人工水草上生物膜的附着性能显著提升,生物膜的挂膜率由125.1%增加至133.0%,形成生物膜的团簇结构尺寸明显更大。启动期末(21 d)生物膜胞外聚合物中多糖、蛋白及蛋白/多糖比,分别由53,71 mg/gVSS、1.33改变为39,106 mg/gVSS、2.71。铁碳材料对假单胞菌属细菌的富集和筛选,改善了细菌的运动能力,促进了细菌分泌胞外聚合物的行为,此外,微生物活性功能基因在ICF中高度表达,提升了铁碳纤维材料表面微生物附着性能。

COD浓度对反硝化除磷及N2O释放影响

接种普通活性污泥,在厌氧/缺氧SBR系统驯化51 d,反硝化脱氮除磷效率分别达到(96±2)%和(88±5)%。在此基础上,取厌氧末活性污泥,研究了COD浓度(0,26.25,87.5 mg/L)对亚硝酸型反硝化除磷性能及N_(2)O释放的影响。结果表明,随着COD浓度的增大,脱氮效率由55.44%升至63.50%和96.44%;同时,COD被合成PHB,并发生释磷的现象,导致除磷效率由33.54%降至26.87%和-0.016%;N_(2)O转化率(N_(2)O-N释放量/去除的TN量)由25.08%减少为22.96%和11.85%。高浓度COD有利于提升反硝化效率,并降低N_(2)O的释放,但会降低除磷效率。

短程反硝化处理酸性含氮废水及N_(2)O释放特性

短程反硝化处理酸性含氮废水具有节约碳源并降低剩余污泥量的优点。研究在SBR系统中通过升高进水NO^(-)_(2)浓度并降低进水pH的方式成功实现了NO^(-)_(2)型反硝化的启动和稳定运行,并研究了长期酸性条件下N_(2)O的释放特性和微生物群落的变化。结果表明,pH由6.5降至5.0时,NO^(-)_(2)还原速率反而略有升高,达10.88 mg/(h·g)VSS,N_(2)O产生率由2.07%升至7.17%,但总体保持在较低水平。处理酸性废水系统中,unclassified_k_norank_d_Bacteria和Thauera属成为优势反硝化菌,它们对N_(2)O的减量释放起到重要作用。

基于物理信息机器学习的酶促反应系统参数估计

为揭示物理信息神经网络在生化领域中的潜力,研究一种基于现代物理信息机器学习工具的新参数估计方法,并通过酶促反应过程模型的案例研究进行了演示,比较软、硬边界约束设置对计算结果的影响。实验分析表明,利用软、硬2种不同约束的物理信息神经网络均能获得精确的模型参数估计值,并在所有的可观测变量上的拟合优度R^(2)在0.98以上,所得到的系统模型能够较好地反映系统的动态过程。所提出的方法融合了模型驱动与数据驱动方法的优势,并且能够在基于采样40次的含噪声小型数据集上获得稳健的训练结果,显著降低对数据量的要求。

产教融合视域下生物化工类专业课程思政教学的改革路径

旨在探讨产教融合视域下生物化工类专业课程思政教学的改革路径。通过分析产教融合视域下生物化工类专业课程思政教学意义,提出了明确思政教学目标、挖掘课程思政资源、创新思政教学方法和加强师资队伍建设等改革策略,以期实现思政教育与专业教学的有机融合,提升教育质量和学生的综合素质。

污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状

人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染,威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展,介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例,分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题,如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等,讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。

竹叶发酵液的美白、增强皮肤屏障和抗炎护肤功效研究

为研究竹叶发酵液(FBL)的护肤功效,选取角质形成细胞(HaCaT)和黑色素瘤细胞(B16)作为细胞模型,利用细胞计数试剂(CCK-8)评估竹叶发酵液的细胞毒性;并通过检测黑色素含量、十二烷基硫酸钠(SLS)损伤模型下丝聚蛋白和炎症因子的基因表达,分别考察FBL的美白、增强皮肤屏障和抗炎的护肤功效。结果表明,FBL对上述细胞均没有毒性,同时能够显著降低B16细胞内黑色素的含量(显著性p<0.001),并能促进丝聚蛋白的基因表达(p<0.001)、抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)的基因表达(p<0.001,p<0.01)。因此,FBL具有潜在的护肤功效。

石化行业污水处理场碳排放核算模型建立的研究

在碳达峰、碳中和的历史性目标下,各行业都在积极开展碳排放核算工作。围绕石化行业污水处理厂特定工艺流程,从直接碳排放、间接碳排放两方面进行污水处理厂温室气体排放模型建立,对可生物降解有机碳进行示踪。根据生物分解的原理,推导石化行业污水处理厂主要生化工艺的直接碳排放状况,如AAO、AO、MBR、MBBR工艺。同时对污水处理厂内VOCs废气处理工艺、污泥处理工艺生产过程碳排放情况进行推导。此外根据其他机构及人员研究的间接碳排放模式,测得污水处理场因电耗、剂耗产生的间接碳排放。综合直接碳排放和间接碳排放来评估污水处理厂的总体碳排放,建立相应的核算模型,为今后石化企业污水处理厂碳减排工作提供一定的借鉴。

北京市政污泥产排特征及处置利用发展历程的研究

对北京市政污泥的定义、属性进行阐述,分析了北京市市政污泥的产排特性,研究了对北京市政污泥的处理处置利用发展历程。结果表明,北京市政污泥处理处置利用发展历程主要包括3个阶段,第1阶段在1999年以前,为初始发展阶段,开始了污泥的干化和制肥;第2阶段为1999~2012年,为污泥处置利用的缓慢发展阶段,建立了污泥处理的示范工厂,采用了各种干化技术与焚烧处理模式;第3阶段为2012年至今,确立了中心城区污泥处理技术为热水解→高级厌氧消化,处置方式以土地利用为主,形成了典型高安屯污泥处理模式。结合北京市政污泥处理现状,梳理了北京污泥处理的相关政策和技术标准,介绍了北京市政污泥处置低碳绿色转型的新进展,为市政污泥的处理处置提供一定的参考和借鉴。

矿区土壤重金属转运迁移的影响因素研究进展

综述了在矿区土壤中重金属的污染修复过程中,植物修复作为最普遍且最经济的修复方法,被广泛使用。而在利用植物修复矿区重金属污染土壤过程中,重金属转运迁移直接影响到植物的修复效果。因此,明确矿区土壤中重金属转运迁移过程的影响因素非常重要。通过进一步分析矿区土壤中重金属迁移转化的影响因素时,发现矿区土壤中重金属的转运迁移不仅受到土壤中黏土矿物、化学螯合剂及其他化学过程等的作用,根际环境也对其也存在着很大的影响。进而总结出,在矿区污染土壤植物修复过程中,应当既考虑到土壤的理化性状,又要兼顾根际环境的影响作用。