丁酸甲烷发酵优势菌群的选育及其丁酸降解特性

选育以产氢产乙酸菌为优势的复合菌群,对于开发基于强化产氢产乙酸菌群功能作用的高效厌氧生物处理技术具有重要意义。研究表明,以厌氧折流板反应器中的厌氧活性污泥为出发菌群,通过丁酸盐培养基的定向培育,可选育到以降解丁酸的产氢产乙酸菌和产甲烷菌为优势的复合菌群。该菌群在初始pH 7.0、初始丁酸浓度9 319 mg/L和35℃等条件下,经过27 d的培养,其丁酸降解率达到95%,平均降解速率为39.2 mg/d,累积产气量为290 mL,丁酸的比产气速率达到3.95 mL/g,发酵气中的CH_4含量为61%,CO_2含量为22%。

一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析

厌氧消化系统中的产氢产乙酸菌在营养生态位上位于产酸发酵菌群和产甲烷菌群之间,在功能上起着承上启下的重要作用。该菌群具有与耗氢菌互营共生的特性,其分离纯化非常困难。为了深入了解其生理生态特性,为开发高效的厌氧生物处理技术提供理论基础,采用丙酸和丁酸混合培养基,以具有甲烷发酵功能的厌氧活性污泥为出发菌群,进行了产氢产乙酸菌互营共培养体的选育,并借助于PCR-DGGE技术对其菌群结构进行了解析。经过选择培养基的不断传代培养,最终筛选到2个产氢产乙酸互营共培养体7-m-2a和11-O-1。这2个共培养体不仅对丙酸和丁酸具有很强的降解和产乙酸能力,而且不产甲烷和硫化氢。在这种非产甲烷菌和非硫酸盐还原菌与产氢产乙酸菌组成的互营共培养体中,含有专性的互营产乙酸菌Desulfotomaculum sp.Iso-W2及其伴生菌,其中的伴生菌是能利用甲酸盐和H2/CO2的Uncultured bacterium 054E12_B_DI_P58和Sedimenti bactersp.JN18_A14_H。对这一新的产氢产乙酸菌互营共培养体的发现和选育成功,为更全面地研究产氢产乙酸菌的生理生态特性提供了样本。

pH对UASB运行效能及产甲烷互营菌群的影响

研究产甲烷互营菌群对pH变化的响应,对于寻求提高有机废水厌氧生物处理效能的策略具有重要意义.以处理制糖废水的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器的运行为基础,考察不同pH对反应器运行效能及产甲烷互营菌群的影响.结果表明,在进水COD 20 000 mg.L-1、HRT 8 h的条件下,当进水pH分阶段由6.9降至5.4时,UASB系统的pH随之从6.8～7.4下降至5.7～6.7,导致COD去除率降低了23.3%,出水中残留丙酸提高了3.9倍.聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析结果表明,产氢产乙酸菌群在UASB中的多样性显著低于产甲烷菌群,其分布和优势度受pH降低的影响显著.以Eub 19(Pelotomaculum)为代表的食丙酸产氢产乙酸菌在偏酸环境中的优势度明显减弱,而食乙酸产甲烷菌及部分食氢产甲烷菌对pH下降响应并不显著,且随着pH下降,耐酸的食氢产甲烷菌Methanobacterium ferruginis和Uncultured Methanobrevibacter的优势度逐渐增强.由此可见,与产甲烷菌群相比,UASB系统中的产氢产乙酸菌群对pH的变化更加敏感.

ABR启动期运行效能及互营产甲烷菌群的分布特征

为探讨厌氧折流板反应器(ABR)启动期运行效能和互营产甲烷菌群的空间分布特征,考察了ABR反应器处理制糖废水启动期的运行特征,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了互营产甲烷菌群在ABR各格室的分布规律.结果表明,在污泥驯化阶段,ABR的COD去除率为61.5%,出水挥发酸总量高达1808mg/L.经过2个阶段的调控运行后,ABR出水挥发酸明显降低,甲烷含量增加至55%以上,COD去除率达到了94.8%.而且ABR第2～4格室形成了沉降性能良好的颗粒污泥.PCR-DGGE检测结果表明,该ABR系统中的主要产氢产乙酸菌为Syntrophobacter和Pelotomaculum,主要分布在ABR系统第3,4格室.ABR第1,2格室的产甲烷菌主要为耐酸的氢营养型产甲烷菌(Methanoregula和Methanosphaerula),而乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanothrix)主要分布在第3,4格室.ABR系统中产甲烷菌的多样性要明显高于产氢产乙酸菌,说明当系统受到冲击时,产氢产乙酸作用比产甲烷作用更易成为限速步骤.

一个产氢产乙酸菌互营共培养体的培养基优化

营养生态位位于产酸发酵菌和产甲烷菌之间的产氢产乙酸菌,其分离培养困难,种子资源匮乏,限制了基于强化产氢产乙酸功能作用的高效厌氧生物处理技术的开发.在前期获得对丙酸具有较强降解能力的产氢产乙酸菌互营共培养体7-m-2a的基础上,探讨了丙酸质量浓度、氮源、Ca2+、Fe2+、Mg2+和泛酸等对其生长代谢的影响.结果表明,培养基中适宜的丙酸钠和Fe2+、Mg2+、泛酸质量浓度分别为10 g/L和88、38、30 mg/L,最佳氮源是由质量浓度为0.33 g/L的酵母膏、胰蛋白胨和NH4Cl组成的复合氮源.在优化条件下38℃培养30 d,7-m-2a对丙酸的降解速率和乙酸产量分别可达998 mg/(L.d)和3 947 mg/L.

一株产氢产乙酸菌的生长条件及产乙酸特性

在参与有机废水厌氧生物处理的各类微生物菌群中,产氢产乙酸菌群在功能生态位上起着承上启下的作用,对产氢产乙酸过程的强化,将有助于提高厌氧生物处理系统的效能。在前期研究中,通过丙酸和丁酸混合培养基,从厌氧活性污泥中筛选到一株双歧杆菌属(Bifidobacterim)的产氢产乙酸菌AX3。间歇培养试验结果表明,菌株AX3可在pH7.0、30℃条件下获得最佳增殖,不仅对丁酸和丙酸具有很高的乙酸转化率,同时也可发酵多种双糖和淀粉,并产生一定数量的乙酸。作为氮源,氯化铵比尿素更能有效地促进菌株AX3的增殖。

含硫酸盐废水厌氧处理过程中底物的竞争

在含硫酸盐有机工业废水的厌氧处理过程中,硫酸盐还原菌和产甲烷菌以及产乙酸菌之间的竞争是不可避免的,值得注意的是有些硫酸盐还原菌可以和产甲烷菌或产乙酸菌构成一个有效的降解丙酸和丁酸的共生生物群。从增长动力学上看,硫酸盐还原菌在底物的竞争中占有明显的优势,但是有些因素诸如:温度,pH,以及游离态硫化氢的浓度也影响到它们之间的竞争关系。有几种硫酸盐还原菌还可以像发酵菌和产乙酸菌那样进行代谢活动。

产氢产乙酸菌株AX2的生长条件及产乙酸特性

产氢产乙酸菌群在参与厌氧消化过程的各类微生物菌群中起着承上启下的作用,然而,目前产氢产乙酸菌的纯培养物很少,对其生理生态习性的了解也十分有限.为增加产氢产乙酸菌资源,了解其生理生化特性,通过丙酸和丁酸混合培养基,从厌氧活性污泥中筛选到一株具有产氢产乙酸特性的葡萄球菌(Staphylococcus)AX2,对其生长条件及转化丙酸和丁酸为乙酸的能力进行研究.结果表明,菌株AX2在丁酸培养基(2.4 g/L)和丙酸培养基(2.31 g/L)中的乙酸产量可分别达到278 mg/L和222 mg/L,并在以氯化铵为无机氮源、pH为7.0、35℃等条件下具有最佳的增殖能力.菌株AX2对丙酸、丁酸有较强的乙酸转化能力.

硬脂酸降解菌与嗜氢产甲烷杆菌共培养物的研究

本文介绍基本纯化的产氢乙酸的硬脂酸降解菌与嗜氢产甲烷杆菌的共培养物(LDB2-M2)在等当量的CaCl_2存在下,能降解C_1～C_18饱和脂肪酸;游离的硬脂酸能抑制M2的产甲烷活性;LDB 2短时间接触H_2,导致其活性暂时性抑制;当氢营养细菌数明显高于产氢产乙酸细菌数时,在分离过程中不必加其他氢营养菌作为伴生菌。

产氢产乙酸菌ZR-1的分离鉴定及产酸特性

采用改良的亨盖特厌氧操作技术,从有机废水污泥中分离到一株耐低温高效产氢产乙酸菌ZR-1。经过对其形态学观察、生理生化特征研究及16S rRNA序列比对,初步鉴定为梭状芽胞杆菌属的乙二醇梭菌(Clostridium glycolicum)。通过单因子实验,在厌氧条件下对该菌株的培养温度、pH、最适底物、金属离子的影响等产酸条件进行了优化。结果表明该菌株最适生长温度37°C,最佳培养基初始pH值8.5,最适发酵底物丁酸盐,Mn2+对其产酸有一定的激活作用。最适培养条件下丁酸盐降解率达到12.7%,H2含量达到了28.73%。