容积负荷变化模式对嗜盐混合菌发酵乙酸合成PHB的影响

以嗜盐混合菌发酵生产PHB具有免灭菌程序、易提取、产量高等优势而被广泛关注。本研究集中考察了嗜盐混合菌(MMCs)发酵生产PHB过程中调整容积负荷的方式对PHB生产的影响。在研究中通过比较恒定接种生物量改变底物浓度以及恒定底物浓度调整接种生物量两种调整方式下PHB发酵生产的最大细胞含量、PHB最大容积产率以及表观动力学,确定了MMCs的最佳OLR,以及两种变化方式的本质差异。研究结果表明,两种方式下随着OLR升高,细胞内最大PHB的积累量和PHB容积产率也随着增加。本研究发展的嗜盐MMCs最佳OLR=0.91 kg·(kg·d)-1。在相同的OLR下,高的接种生物量始终具有高的碳源转化率和底物消耗速率。为此,采用高接种生物量发酵生产PHB可以提高PHB生产效率并降低PHB的成本。

OLR对UASB运行特性的影响及丙酸氧化菌群的演替

考察有机负荷率(OLR)的提高对升流式厌氧污泥床(UASB)反应器运行特性及丙酸氧化菌群的影响。结果表明,OLR由6 kg COD/(m3·d)逐步提高到54 kg COD/(m3·d)时,UASB的COD去除率可保持在92%以上,厌氧污泥的比产甲烷速率和比COD去除速率分别由130 L CH4/(kg VSS·d)和0.3 kg COD/(kg VSS·d)提高到827 L CH4/(kg VSS·d)和1.8 kg COD/(kg VSS·d)。随着OLR的逐步提高,系统中丙酸氧化菌群发生明显演替,其中,具有较低比生长速率(μ)和最大比降解速率(Umax)的Syntrophobacter wolinii和Pelotomaculum propionicicum被先后淘汰,而具有较高μ、Umax的P.schinkii逐渐成为系统的优势菌,具有较高μ、Umax的丙酸氧化菌的逐步富集可显著提高系统降解丙酸的能力,促进产甲烷菌群的增殖和代谢,使系统的整体处理效能得到显著提升。

不同OLR对流固共筑生物膜ABR生物制氢系统影响

以启动成功的厌氧折流板生物制氢反应器(ABR)作为实验装置,并以配置不同有机负荷质量浓度的红糖废水作为实验底物,通过分阶段调控水力停留时间(HRT)和进水COD质量浓度的方式研究了5,6.7,10,12,14,16 kg/(m^3·d)6种不同有机负荷对ABR系统的影响。实验结果表明,当受到一定范围内的有机负荷冲击时,ABR系统经过2—5 d的适应期可以恢复稳定,且适应期随反应的进行逐渐缩短,说明在一定范围内随着有机负荷的提高,ABR系统的稳定性能逐渐增强;当HRT为12 h、进水COD质量浓度达到8000 mg/L时[有机负荷(COD)约16 kg/(m^3·d)],有机负荷超出ABR系统承受能力并导致系统发生酸化,pH值最低降低到3.98,COD去除率及总产氢速率降低。本研究为ABR反应器在实际中的运用提供了理论基础。

共接种瘤胃微生物和厌氧污泥的水稻秸秆中试厌氧消化系统性能评估

针对富含木质纤维素底物利用效率低的问题,通过在中试厌氧消化系统中共接种瘤胃微生物和厌氧污泥来改善水稻秸秆中木质纤维素的水解,采用逐步提升底物有机负荷(OLR)的方式,评估了接种后水稻秸秆的厌氧消化效率。结果表明,在反应体系底物有机负荷达到4.26 g·(L·d)-1(以VS计)时,系统表现出最佳的厌氧消化性能,此时沼气产率为528 mL·g-1 (以VS计),甲烷产率为287 mL·g-1,容积沼气生产强度达到2.20 L·(L·d)-1。在反应器有机负荷从1.05 g·(L·d)-1提升到4.26 g·(L·d)-1的运行过程中,系统的纤维素降解率稳定在(71±2)%,半纤维素降解率稳定在(92±4)%,木质素降解率稳定在(15±3)%。这种稳定性表明反应器的连续运行成功地形成了高效的木质纤维素降解体系,结果可为实际规模化应用提供参考。