Vb生物膜反应器处理酵母废水的发酵特性研究

利用以炭纤维为载体的生物膜反应器处理酵母废水,通过逐步提高进料浓度的方式,对厌氧生物膜反应器处理高浓度有机废水的能力及反应器内微生物的多样性变化特征进行了探索。结果表明,当控制水力停留时间(HRT)为6d,进料COD浓度由启动时2 798mg/L分阶段提升至5 596和13 990mg/L的过程中,相应的沼气容积产气率分别为0.06、0.14和0.37L/(L·d),平均甲烷含量分别为57%、71%和74%,COD平均去除率分别为45%、64%和65%,反应器表现出了较强的抗有机负荷冲击能力。当进料COD浓度继续提高至22 980mg/L,对应COD容积负荷达4.7g/(L·d)时,COD去除率降至49%,但pH能维持在7.7,平均甲烷含量为66%,沼气容积产气率进一步上升到0.58L/(L·d)。可见,过高的进料容积负荷虽然提高了容积产气率,但会造成沼气转化效率的下降。高通量测序结果表明,随着有机负荷的增加和运行时间的延长,反应器内微生物菌群逐渐稳定并演化成了以甲烷螺菌属(Methanospirillum)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)为古菌代表和以食酸菌属(Acidovorax)、芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)为细菌代表的优势菌属构成的沼气微生物菌群,优势菌属占总微生物数量的比例为58%。启动初期和稳定期的沼液中古菌、细菌所占比例分别为69.23%、30.77%和66.86%、33.14%;产甲烷类菌株在古菌菌群中的比例从起始阶段的33.11%提升到稳定阶段的76.70%,氢营养型产甲烷菌成为古菌群落结构中占绝对优势地位的类群(由起始阶段的24.67%升高到稳定阶段的60.13%)。     

高温液态水/蒸汽渗透—酶法处理麦草秸秆的工艺研究

研究了高压反应釜内用高温液态水/蒸汽渗透预处理麦草秸秆的工艺,在麦秸秆底物含量为6%,反应时间为25min,反应温度为160℃,稀硫酸体积分数为0.5%的条件下,能得到较大的纤维素转化率。将预处理后的麦秸滤渣,利用康宁木霉(Trichoderma koningii)固态发酵产生的纤维素酶进行酶水解实验,能得到较大的还原糖得率。     

半纤维素和木质素去除对纤维素糖化过程的影响

采用稀酸常压法、稀酸加压法、稀碱常压法、湿氧化法和稀碱—蒸汽爆破法等方法,对麦秆木质纤维素进行预处理,然后利用纤维素酶对处理后的纤维素进行糖化,考察不同预处理方法对生物量的回收率、纤维素回收率、半纤维素的去除率、木质素的去除率,以及纤维素糖化率的影响。实验表明,木质纤维素中木质素的去除是影响纤维素糖化率的关键因素。当采用湿氧化技术处理麦秆时,木质纤维素的去除率为48.4%,半纤维素的去除率为39.5%时,纤维素的糖化率最大,可达到78.2%。     

木质纤维素分级处理工艺

将高温稀酸水解同乙醇萃取相耦连,对麦草中的3种主要木质纤维素组分纤维素、半纤维素、木质素进行分级分离.结果表明,细粉后的麦草在140℃、H2SO4体积分数0.5%、固液比1:20(W/V)的条件下处理10 min.麦草中的半纤维素含量由原来的34.6%降到4.34%.半纤维素水解木糖得率高达74.1%,固体残渣回收率为65.3%.此条件下处理后的固体残渣进行乙醇萃取分离木质素,最佳萃取条件为温度180℃、乙醇体积分数40%(含0.3%NaOH)、固液比1:50(W/V)、保温时间30 min,粗木质素得率高达89.5%.经以上两步分段处理后的粗纤维素疏松质软,回收率达到83.2%.     

碱法—酶法处理麦秆木质纤维素的工艺研究

研究了碱预处理麦草秸秆和纤维素酶酶水解碱预处理的麦草滤渣对糖化过程的影响。通过对碱预处理麦草的各因素分析,以木质素去除率为目标,得到碱水解木质纤维素的最佳工艺条件为:碱质量分数为1%,温度为90℃,时间为2.5h,固液比为1∶12。在此条件下,碱水解后木质素的去除率为43.8%。在最佳的碱处理条件下,酶解纤维素的最佳工艺条件为:温度为50℃,pH值为4.8,硫酸镁质量浓度为0.5g/L,酶用量为25FPU/g干物质,酶解纤维素的糖化率最高为80.1%。比未处理麦秆酶解的糖化率提高3倍。     

有机溶剂提取麦草中木质素的工艺

采用有机溶剂法对汽爆麦草中木质素的提取工艺进行了研究,通过正交试验获得最优的工艺条件,采用Bj(o)rkman法对木质素进行纯化,并利用红外光谱进行检测.结果表明,乙醇提取木质素的最佳工艺条件为乙醇体积分数30％(含lg/L NaOH),反应温度160℃,保温时间15 min,此时木质素得率高达35.26％.红外光谱分析发现此木质素含有3种基本结构,愈创木基、紫丁香基和对-羟基苯丙基,其在结构上较好地保留了各种活性基团,有望成为合成其他化工材料的理想原料.     

稀酸法-酶法处理小麦秸秆木质纤维素的最优条件

研究了稀硫酸常压预处理小麦秸秆对纤维素酶酶水解小麦秸秆的影响.结果表明.酸法-酶法结合处理小麦秸秆的最优条件为在80℃、4%(体积分数)的稀硫酸、固液比为1:25的条件下水解4 h,再在50℃、pH值5.2、酶量25FPA·g-1干物质、0.1 mg MgSO4下水解12h,葡萄糖得率为34.5%,比未经酸处理直接酶解葡萄糖的得率提高50%.     

金属离子对纤维素酶降解汽爆秸秆的影响

以汽爆秸秆为底物,分别考察添加Fe2+、Mg2+、Cu2+和Fe3+四种金属离子对纤维素酶解性能的影响。结果表明,金属离子的种类、用量均会影响纤维素的酶解效率。其中Fe2+、Cu2+对纤维素降解有促进作用,当Fe2+浓度为0.6 mg/m L时,对纤维素降解促进作用最明显。Mg2+和Fe3+则会抑制纤维素酶解。考察了纤维素酶在水解过程中的吸附过程,添加Fe2+可加快纤维素酶的吸附,促进纤维素酶与纤维素的有效结合。