光催化纳米颗粒对光合细菌HAU-M1产氢的影响

【目的】探究光催化纳米颗粒对玉米秸秆光合生物制氢工艺的影响机制，提高光合生物制氢产氢效率并增加氢气产量。【方法】分别将二氧化钛纳米颗粒(titanium dioxide nanoparticles, TiO₂ NPs)和氧化锌纳米颗粒(zinc oxide nanoparticles, ZnO NPs)作为光催化剂添加在光合细菌HAU-M1的产氢体系中，以累计氢气产量、氢气含量及pH值为试验指标，研究光催化纳米颗粒对光合细菌HAU-M1产氢工艺的影响规律。【结果】TiO₂ NPs在质量浓度为500 mg·L^-1时，可获得最大的累计氢气产量为673 mL,比对照组增长7.4%。可缩短产氢周期24 h,在120 h就可结束产氢。ZnO NPs质量浓度为100、200、300、400、500 mg·L^-1时累计氢气产量分别514、533、480、407、368 mL,与对照组(0 mg·L^-1)累计氢气产量563 mL相比降低了8.7%、5.3%、14.7%、27.7%、34.6%。...     

反应器类型对生物厌氧发酵产氢的影响研究进展

利用有机废水或废弃物厌氧发酵制取氢气可以同时达到除废和产能的双重目的,是近年来生物质能的研究热点。产氢反应器的类型会影响反应器内产氢菌的数量和种类以及微生物与底物之间的传质作用,进而影响产氢系统的稳定性和产氢效果。对厌氧产氢悬浮细胞系统和固定化细胞系统（颗粒污泥、生物膜、微生物包埋体）保留生物量的效果进行了对比,总结了连续搅拌釜式反应器（CSTR）、厌氧序批反应器（ASBR）、上流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧填充床、厌氧流化床（AFBR）以及复合生物反应器等不同反应器类型对厌氧产氢的影响,并提出了一些建议与展望,以期为以后的研究提供指导作用。     

基于发酵产氢的玉米秸秆酶解条件响应面优化

利用3因素5水平的中心组合试验设计优化了玉米秸秆的纤维素酶水解条件,以提高纤维素氢气的产量。结果表明,酶解温度、pH和酶用量对氢气产量具有显著影响。在酶解温度51.8℃,pH 4.84、酶用量9.00 FPU/g TS条件下,氢气产量达到208.1 mL/g TVS。通过分析玉米秸秆在降解过程中的成分变化,发现玉米秸秆经水解后纤维素和半纤维素被降解,产氢菌主要利用其产生的可溶性糖发酵产氢,且混合产氢菌也具有直接降解纤维素发酵产氢的能力。     

秸秆发酵产氢菌系的筛选及菌系功能强化研究

采用连续稀释法从牛粪堆肥中筛选到一个可以较好的降解秸秆产氢的菌系CYY,该菌系的最适生长温度为37℃,最适pH为8.5,在秸秆培养基中,氢气产量为90 mL·L-1 culture。采用改良的Hungate厌氧滚管法,从菌系CYY中筛选到一株降解秸秆产氢效果较好的纯菌CYY-9,此菌为杆菌,最适生长温度为37℃,最适pH为8.5,利用秸秆产氢量为86 mL·L-1culture。将菌株CYY-9以一定比例添加到菌系CYY中,研究发现:当菌系培养到40 h左右时,以4%的比例接种菌株CYY-9,菌系的产氢能力最强,产氢量达到103 mL·L-1 culture,与原有菌系相比,产氢量增长了12.9%,秸秆降解率增长了49.2%,达到了对菌系生物强化的目的。     

棉花秸秆厌氧发酵制氢研究

为获得可再生清洁能源氢气,以棉花秸秆为发酵产氢底物,污水处理厂活性污泥为产氢菌源,通过厌氧发酵产生可再生能源氢气。主要研究发酵底物质量浓度、发酵初始pH、预处理盐酸和氢氧化钠的浓度对棉花秸秆产氢性能的影响,同时探讨棉花秸秆发酵产氢气的类型。结果表明:底物质量浓度为10g/L,初始发酵pH为7.0时,用0.4mol/L盐酸在90℃下浸泡棉花秸秆2h,底物发酵产氢潜势最高,其累积产氢量为76.78mL/g,最大平均产氢速率为4.79mL/(g·h),混合气中氢气摩尔分数达63.38%,棉花秸秆产氢类型为乙醇型发酵产氢。     

玉米秸秆发酵产氢条件优化及其产氢特性研究

在批式培养试验中,以牛粪堆肥为天然产氢菌源,以酸解玉米秸秆为底物,通过厌氧发酵生产氢气。利用二因素三水平设计正交实验,考察了初始pH值和初始底物浓度对酸解玉米秸秆发酵产氢的影响,并系统研究了其发酵产氢特性。在初始pH 6.0、底物浓度10g/L的产氢条件下,酸解秸秆的最大产氢量和最大产氢速率分别为265.5mL/(g·TS)和7.9mL/h。通过扫描电子显微镜(SEM)对秸秆形貌进行分析,发现稀酸水解作用可以破坏秸秆的微结构,在发酵产氢过程中混合微生物可直接降解纤维素产氢。     

利用啤酒废水发酵产氢试验研究

以广西某啤酒厂废水为基质,有效体积10L的UASB为反应器,利用驯化后的污水厂脱水污泥为种泥进行发酵产氢。批式试验结果表明,温度和p H值对发酵产氢影响显著,产氢的最佳温度为37℃,最佳pH=5.5,最大产氢速率达到3.41m L/(L·h),产气中氢气的含量达到50.2%。连续流试验表明,在T=37℃、pH=5.5条件下,最佳HRT=8.0h,最大产氢速率达到3.29 m L/(L·h),最大氢含量达49.3%。     

起始pH对秸秆与污泥混合发酵产氢产甲烷的影响

采用批式发酵试验,秸秆与污泥分别经碱预处理后混合作为发酵底物,在起始pH为4.0、5.5、7.0、8.5、10.0和11.5下两相厌氧发酵,探讨不同起始pH值对混合发酵产氢产甲烷的影响。试验结果显示,不同起始pH值的氢气产率间具有显著差异性。在起始pH5.5时,得到最大氢气产率32.0 mL·g-1-VS,产生的总能量为9.16 kJ·g-1-VS。在起始pH11.5时,产生的总能量最高,为9.36 kJ·g-1-VS。在产氢发酵阶段,微生物主要利用的是秸秆预处理后溶出的溶解性碳水化合物。两相厌氧发酵产氢产甲烷产生的能量,是单相厌氧发酵产甲烷产生能量的1.4~1.6倍。     

青贮菌剂对甜高粱秸秆与酒糟青贮品质的影响

【目的】研究青贮菌剂对甜高粱秸秆与酒糟品质的影响,为甜高粱酒糟饲料化利用提供理论依据。【方法】以甜高粱秸秆和酒糟为青贮原料,通过感官得分、理化指标变化评价甜高粱青贮的品质,研究青贮菌剂对甜高粱秸秆青贮过程中pH值、粗纤维、总酸、总糖、干物质等成分的影响。【结果】甜高粱酒糟的青贮品质略低于秸秆,等级为Ⅱ级尚好,具有作为青贮原料的潜力;添加菌剂组甜高粱秸秆的总糖和还原糖含量分别比对照组显著提高,粗纤维比对照组降低了21.4%,青贮菌剂可以提高总酸含量、降低青贮pH值。【结论】青贮菌剂可以提高甜高粱秸秆和酒糟的发酵品质、改善营养品质,延长秸秆和酒糟的贮存时间。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅸ.长江中下游地区单双季稻高低温灾害风险及其产量影响

【目的】以1981年为界,将20世纪50年代至2010年划分为两个时段,对比分析1951—1980年和1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植界限及敏感区域面积变化,定量评估长江中下游地区双季稻安全种植敏感区域内单季稻和双季稻生长季内高温灾害和低温灾害发生风险及高低温灾害对水稻产量的影响程度。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,分析了1981—2010年双季稻安全种植界限变化敏感区域,并基于水稻高温灾害和低温灾害指标,采用Oryza2000对敏感区域内单季稻和双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响进行了定量化评估。【结果】与1951—1980年相比,1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植区增加了11.5万 km2;1981—2010年,双季早稻、晚稻和单季稻发生频率最大的高低温灾害分别为秧田期低温、灌浆—成熟低温以及孕穗—抽穗高温,而对双季早稻、晚稻和单季稻产量影响最大的灾害分别是秧田期低温、孕穗—抽穗低温和灌浆—成熟高温;双季早稻、晚稻和单季稻在不同生育阶段的高温灾害次数大多呈增加趋势,而低温灾害次数大多呈减少趋势。【结论】在全球气候变暖背景下,长江中下游地区双季稻安全种植区域发生了明显变化,敏感区域内单双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响均存在明显差异。     

贮藏方式对甜高粱秸秆含糖量及锤度的影响

秸秆贮藏是制约甜高粱产业化的核心问题之一.不同贮藏方式下甜高梁秸秆含糖量和锤度的变化是确定理想贮藏方式的重要指标.本文研究了常用的4种贮藏方式下,甜高粱秸秆总糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、锤度及pH值的动态变化规律,为甜高梁贮藏和产业化提供依据.结果表明,甜高梁收获后顺垄自然散放在田间的秸秆的总糖、果糖、葡萄糖和蔗糖的含量均比其他3种贮藏方式的高,而4种贮藏方式对秸秆的锤度和pH值的影响不显著,这说明从糖含量上看,甜高梁收获后顺垄自然散放在田间的贮藏方式较为适宜.     

好氧亚硝化颗粒污泥中硝化细菌群落结构分析

在小试好氧上流式污泥床(AUSB)反应器中,实现了由厌氧颗粒污泥到好氧硝化污泥再到亚硝化颗粒污泥的转化,AUSB反应器的亚硝化率稳定在90%以上.利用FISH、荧光实时定量PCR等技术,考察了AUSB反应器中好氧颗粒污泥中硝化菌群的生态分布.结果表明:好氧亚硝化颗粒污泥呈层状结构,氨氧化细菌(AOB)主要分布在颗粒污泥表层,亚硝酸盐氧化细菌(NOB)多分布在内层,颗粒内核则无活性细胞;随反应器氨氮负荷逐渐提高,颗粒污泥中AOB的相对含量逐渐升高,当NH₃-N负荷分别为0、0.4、1、     

料液上升流速对厌氧产氢颗粒污泥的影响

为研究水力因素对升流式厌氧污泥床(UASB)反应器产氢颗粒污泥的影响,通过内循环方式改变料液上升流速,探讨其对颗粒污泥性能和产氢效能的影响。结果表明,料液上升流速从0.15 m·h~(-1)增至0.6 m·h~(-1),颗粒污泥胞外聚合物(EPS)含量从99.48 mg·g~(-1)VSS增至214.51 mg·g~(-1)VSS,平均粒径从0.7 mm增至1.48 mm;松散附着的胞外聚合物(LB-EPS)在EPS中含量百分比减少,而紧密粘附的胞外聚合物(TB-EPS)含量百分比增加;颗粒污泥强度增大;产氢细菌相对丰度从59.52%增至66.45%;此过程产氢速率维持在16.08～17.04 L·d~(-1)。上升流速增至1.2 m·h~(-1),污泥沉降性能变差,产氢率显著降低。研究揭示水力因素对产氢颗粒污泥特性的影响,为UASB产氢反应器调控提供参考。     

ABR反应器处理山梨酸废水的启动试验

[目的]寻找经济、有效的山梨酸废水的处理工艺。[方法]采用ABR高效厌氧反应器,进行山梨酸生产废水的启动试验。[结果]在35℃条件下,经历190d,成功地完成对ABR反应器的启动。进水COD容积负荷由0.26kg/（m3.d）增加到2.16kg/（m3.d）,COD去除率达到93%,挥发性脂肪酸（VFA）和pH值也达到要求。在ABR反应器中形成大量性能良好的颗粒污泥,其尺度介于2～5mm。电镜分析表明,不同隔室内呈现种群配合良好的厌氧微生物分布,且各隔室中的颗粒污泥形状各异,表面凸凹不平,存在气孔。第1隔室存在大量优势发酵细菌,沿水流方向颗粒污泥中的微生物逐渐向产甲烷细菌菌群过渡。[结论]好氧处理前先采用厌氧法进行处理,可以完成ABR反应器处理山梨酸生产废水的启动。     

秸秆类生物质厌氧发酵补氢强化技术研究进展

针对秸秆类生物质厌氧发酵过程中适当补充氢气能够有效提高沼气产量和质量的补氢强化新技术,介绍了国内外补氢强化技术的研究现状,分析了外源补充氢气的含量、流量以及反应温度、微量元素等与厌氧发酵产气速率、甲烷含量等因素之间的相关关系及其影响规律,明确了秸秆类生物质厌氧发酵过程中由于外源氢气的补入提高了沼气产量、产气速率和甲烷含...     

影响产氢发酵细菌B49产氢的部分因子研究

采用间歇培养实验,研究了部分因子碳源葡萄糖、氮源、菌龄、温度及pH值对产氢发酵细菌新菌种B49(Hydrogen-producingBacterialB49,AF481148inEMBL,简写HPBB49)生物产氢的影响。试验结果表明,以葡萄糖为碳源,其浓度10g.L-1时,HPBB49的葡萄糖利用率为100%,氢气产率为1.69molH2.mol-1葡萄糖;HPBB49不能利用无机氮源,有机氮是HPBB49生长、产氢的适宜氮源;菌龄影响HPBB49的产氢;B49产氢量随细菌生长OD值的增加而增加;HPBB49生长和产氢适宜温度均为35℃;B49最适生长的pH值约为4.5,最适产氢的pH值约为4.0。     

发酵脱氢产氢过程对微生物铁还原的影响

发酵型微生物是铁还原菌中的主要类群,但其发酵产氢过程对铁还原的作用尚不清楚,为此采用接种水稻土浸提液混合培养的方法对微生物分别利用葡萄糖、丙酮酸盐和乳酸盐为碳源时,Fe（Ⅲ）还原过程中脱氢酶活性变化、培养体系pH、氢气分压及铁还原特征进行分析,探讨了发酵微生物脱氢产氢过程与微生物Fe（Ⅲ）还原的内在关系。结果表明：2种水稻土浸提液中的微生物均能够以葡萄糖为优势碳源进行脱氢、产氢及还原氧化铁,Fe（OH）3可以诱导脱氢酶的产生,利用葡萄糖时脱氢酶活性在厌氧培养的4~6 d出现最大峰值,利用丙酮酸盐和乳酸盐时脱氢酶活性出现峰值的时间分别为培养的15 d和21~22 d,脱氢酶活性出现峰值的时间与最大铁还原速率Vmax显著负相关、与最大反应速率对应的时间TVmax存在显著正相关关系。脱氢产氢过程中产生的H+导致培养体系pH的变化是影响铁还原过程的主要原因,培养体系pH与体系氢气分压及Fe（Ⅱ）累积量呈极显著负相关。微生物利用不同碳源产氢时,利用葡萄糖的产氢能力最高,丙酮酸盐次之,乳酸盐最低。Fe（OH）3的加入增加了氢气的消耗量,培养体系氢气分压与Fe（Ⅱ）累积量存在极显著正相关关系。     

环流型光生物反应器光合产氢运行条件的研究

采用环流型光生物反应器,利用光合细菌产氢优势菌群,以猪粪污水为产氢基质,从污水基质浓度、温度、光照度、pH值、氧化还原电位等方面探讨了环流型光生物反应器光合产氢稳定运行的工程控制参数。研究表明,产氢量随基质浓度的升高而增大,考虑到工业化应用,其基质浓度一般为5000mg·L-1;温度对产氢量有显著影响,其最适运行条件为(30±1)℃;光照强度高于1000lx时比低于1000lx时的产氢量显著提高,光照强度为1600lx时产氢量达到最大;反应器运行时适宜产氢的pH值在6.5～7.5之间,当pH值为7.0时产氢量最大;该反应器稳定运行时其氧化还原电位始终稳定在Eh=-250mV。     

2005—2015年西北春谷中晚熟区谷子育成品种评价

【目的】对11年来西北春谷中晚熟区育成的谷子品种产量、农艺性状、抗逆性及品质性状综合分析,为西北春谷中晚熟区谷子新品种选育、推广及资源利用提供理论参考。【方法】基于2005—2015年国家谷子品种区域试验西北春谷中晚熟区数据,对参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状进行比较与分析。并对通过鉴定的30个品种抗逆性、品质进行分析。【结果】2005—2015年参试品种及通过鉴定品种的产量有逐年增加的趋势。参试品种和通过鉴定品种的农艺性状在年度间存在一定的变异,参试品种的株高、单穗重、穗粒重、出谷率有逐年增加的趋势,生育期有缩短的趋势;通过鉴定的30个品种和对照相比,生育期、株高有降低趋势,株高变幅为105—165 cm;穗长在17—27 cm,70%的品种分布在19—23 cm;单穗重变幅为15—25 g,80%品种为18—22 g;穗粒重为12—20 g;出谷率分布在74%—84%,80%的品种在75%—80%;千粒重变异范围较大,分布在2.5—3.4 g,有9个品种的千粒重超过对照,公顷穗数分布在33万—43万。对通过鉴定品种农艺性状与产量的相关分析表明,产量与单穗重、穗粒重和公顷穗数呈显著正相关,与生育期呈负相关。鉴定品种总体抗性有提高的趋势,其中抗倒性明显优于对照,红叶病和白发病为主要病害,谷锈病、谷瘟病、纹枯病、蛀茎率也有不同程度地发生。穗松紧度多为中等偏紧类型,熟相中等偏好为主。品质上,通过鉴定品种的米色全为黄色,优质米的粗蛋白、粗脂肪含量及胶稠度偏低,赖氨酸含量相对较高。鉴定品种中包括了糯质、高蛋白、高脂肪及粮草兼用、抗除草剂、优质米等多种类型,丰富了品种类型。【结论】西北春谷晚熟区谷子品种的选育取得了一定的进步,所育品种在数量、多样性、产量、品质等方面有了一定的提高,但没有取得大的突破。在育种方法上比较单一,多采取简单杂交、系选的方法,应根据育种目标要求,开展材料创新,融合回交、复交、理化诱变等多种方法,并结合分子育种新技术,提高育种水平。在育种目标上,重点培育品质优良、矮秆抗倒、生育期略短、适合机械化收获的品种,培育多种类型的抗除草剂品种,满足谷子规模化生产的需求。     

臭氧—紫外线组合系统净化靓巴非蛤

【目的】筛选出净化靓巴非蛤的最优净化方法。【方法】采用臭氧—紫外线组合系统杀菌净化海水,结合非循环开放式方法净化靓巴非蛤微生物,以大肠菌群和菌落总数为指标,分别选取温度、盐度、换水率、贝水比等4个因素3个水平进行正交试验,探讨净化靓巴非蛤的最佳环境条件。【结果】依据正交试验结果及从净化效果和经济角度考虑,确定臭氧—紫外线组合系统净化靓巴非蛤的条件为：温度30℃、盐度35‰、换水率8 h/次、贝水比1∶10、净化时间36 h。【结论】利用臭氧—紫外线组合系统可达到净化贝类的要求。