甘薯原料气升式生物反应器发酵生产单细胞蛋白

以甘薯为原料,采用少孢根霉ＡＳ３．４３９２与树状假丝酵母混合发酵工艺,在无筛板、带一块和带二块筛板的气升式生物反应器中发酵４８ｈ后的干基粗蛋白的含量分别为４６．４％、４７．１％、４７．７％。试验结果表明,气升式生物反应器的发酵结果优于机械搅拌式生物反应器,而带筛板的气升式生物反应器又优于不带筛板的气升式生物反应器。在氧传递性能考察中,发现气升式生物反应器内加装筛板可以有效地强化氧传递     

气升式光生物反应器培养海洋微藻的中试研究

采用自行设计的600 L气升式光生物反应器对两种海洋微藻湛江叉鞭金藻和盐藻进行了中试实验，重点研究了设备中安装内置光源和补充CO₂对于微藻生长和氮、磷含量的影响。结果表明：不同光质的内部光源对微藻作用不同，叉鞭金藻在蓝光和红光下生长最好，盐藻生长最快为红光组和白光组，而且补充内置光源使两种微藻氮含量升高，但对藻体磷含量影响不大；补充高浓度CO₂(700 μL·L^-1以上)能明显提高两种微藻生物量，并使藻体氮、磷含量有所增加。用该技术培养的微藻生长速度快，产量稳定，中试实验结果可为进一步推广应用奠定基础。     

甘薯渣同步糖化发酵生产酒精的工艺优化

为了综合利用甘薯淀粉工业废渣,本研究以甘薯渣为原料发酵生产酒精,并对其同步糖化发酵工艺(SSF)进行优化。研究同步糖化发酵时影响酒精发酵工艺的9个因素,采用Plackett-Burman试验设计筛选出显著因素,并在筛选结果的基础上,用最陡爬坡途径逼近最大响应区域,然后利用响应面分析法确定其最佳参数。结果表明,影响酒精发酵工艺的显著因素为糖化酶、接种量和发酵温度。酒精发酵优化最佳参数为:α-淀粉酶8U/g,液化时间1.5h,液化温度90℃,硫酸铵质量分数0.15g/100g,pH值4,发酵时间36h,糖化酶151U/g,接种量0.3%,发酵温度36℃。在此条件下,验证试验得到的酒精体积分数达到17.15%,接近理论预测值16.95%。优化后的工艺可为甘薯渣同步糖化发酵生产酒精提供技术参考。     

以沼渣为原料固态发酵生产Bt生物农药

沼渣是沼气工程中产生的副产物,由于其富含营养物质及微量元素,而广泛应用于农业,畜牧业,养殖业等方面。Bt生物农药是一类具有选择性和高效性的杀虫剂,但是由于其原料的成本较高从而限制了生物农药的发展,而沼渣中富含微生物所需要的各种养分并且价格低廉,因此该文以生产沼气后的沼渣为资源,运用固态发酵,探索了利用沼渣制备苏云金杆菌生物农药的可行性。首先对沼渣营养成分进行了分析,分析表明其营养物质丰富,适合苏云金芽孢杆菌的生长与增殖。其次对菌种的沼渣培养基进行了优化,优化后的培养基质量分数为：50%的沼渣添加35%啤酒糟,10%玉米粉,5%豆饼粉,并与常规培养基和单纯沼渣的发酵进程进行了对比。在优化培养基条件下,发酵48 h后,芽孢数达到5.23×1010 CFU/g,毒力效价为16 100 IU/mg。在传统培养基中芽孢数2.55×1010 CFU/g,毒力效价12 500 IU/mg,而在单纯沼渣中Bt产量及毒性为1.74×108 CFU/g,6000 IU/mg。采用沼渣发酵制备Bt生物农药与传统培养基比较,降低了36.3%的生产成本,且发酵性能优良,也为沼渣的利用寻找到崭新的途径。     

以菊芋粉为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇

利用粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）能发酵菊芋未水解糖液高产乙醇的特点提出了以菊芋粉为原料,同步糖化发酵生产燃料乙醇的新工艺。在摇瓶中考察了原料预处理方法、原料浓度和初始pH值对乙醇发酵的影响,进而在5 L发酵罐中考察了未调控pH值和恒定pH值与通气情况对乙醇发酵的影响。结果表明：该菌株最适pH值为4.0;100目筛分的菊芋粉发酵效果良好,115℃灭菌处理优于121℃,在此条件下,菊芋粉浓度200 g/L时,乙醇产量达到66.58 g/L,理论转化率为85.88%;发酵液pH值下降对乙醇发酵没有影响,通入适量氧气会导致乙醇产量的下降,这表明粟酒裂殖酵母进行乙醇发酵时不需要供氧;通入氮气保持厌氧环境不能显著提高乙醇产量,不通气进行乙醇发酵也达到高的转化率,因此在工业生产中,不必保持厌氧发酵环境。在此基础上,对菊芋粉补料发酵进行了试验,补料至菊芋粉终浓度为300 g/L,发酵终点乙醇浓度为94.81 g/L,理论转化率为81.54%。这些研究工作,为以菊芋为原料的燃料乙醇工业化生产提供技术依据。     

生物质气化气发酵生产乙醇优良菌株的筛选

利用农业废弃物合成气发酵生产燃料乙醇不仅可以缓解中国的能源危机,也是减轻环境污染、促进农业可持续发展和改善农村环境的重要举措。该文对实验室富集获得的4个菌系及国内外报道较多的4个菌株发酵生物质合成气生产燃料乙醇的潜力进行了研究。结果表明:菌株LP-fm4、Clostridium sp.P11和A-fm4发酵生物质合成气生产乙醇的净产量分别为179.23、152.92和115.08 mg/L;菌体比生长速率分别为1.46、1.66和1.18d~(-1);乙醇比生成速率分别3.50、2.05和0.78d~(-1),单位菌体生成乙醇的量分别为2252.90、1450.20和1132.37 mg/g,显著高于其他菌株(群)。多重比较分析与综合性状聚类分析结果表明前两者为利用合成气高效发酵乙醇的理想菌体,菌A-fm4为具有潜力菌体。以期为未来农业废弃物合成气乙醇发酵提供了优良的菌种资源。     

盐度对序批式生物反应器污泥膨胀的影响

为了研究盐度对污泥膨胀的影响,采用序批式生物反应器（sequencing batch reactor,SBR）处理含盐废水,考察NaCl、NA₂SO₄和Na₃PO₄盐度变化对污泥沉降性和污染物去除效果的影响。结果表明,当NaCl和NA₂SO₄盐度由0升高至30 g/L时,污泥容积指数（sludge volume index,SVI）由135 mL/g下降至71⁷3 mL/g,总氮（total nitrigen,TN）去除率由80%下降到60%,胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）质量浓度由521⁵23 mg/L升高到896⁹17 mg/L,污泥沉降性良好;当Na₃PO₄盐度由0升高至8 g/L时,SVI由135 mL/g升高至198 mL/g,TN去除率由80%下降至60%,EPS质量浓度由549 mg/L升高到674 mg/L,发生污泥膨胀。随着NaCl和NA₂SO₄盐度的提高,污泥沉降性能提高,TN去除率下降,EPS质量浓度升高。随着Na₃PO₄盐度的提高,污泥沉降性能和TN去除率均下降,EPS质量浓度升高。然而,随着NaC（l30⁰ g/L）、NA₂SO₄（30⁰ g/L）和Na₃PO₄（8⁰ g/L）盐度的降低,SVI值分别由71 mL/g升高至298 mL/g,73 mL/g升高至291 mL/g和198 mL/g升高至241 mL/g,TN去除率分别由62%下降至43%,65%下降至44%,70%下降至35%,EPS质量浓度分别由917 mg/L升高至1 092 mg/L,896 mg/L升高至1 078 mg/L,674 mg/L升高至759 mg/L。随着NaCl、NA₂SO₄和Na₃PO₄盐度由高降低后,污泥沉降性能和TN去除率均下降,EPS质量浓度继续升高,盐度降低后发生了污泥膨胀。     

浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化

污水处理是目前猪场废弃物污染防治的难题,结合猪场污水原水可生化性较好的特点,作者开展了浸没式膜生物反应器(MBR)处理猪场污水运行参数优化试验研究。试验选择3种溶解氧质量浓度(DO:1.5、1.5~3.0和3.0 mg/L)、3种水力停留时间(HRT:0.75、1.5和3.0 d)和3种回流比(200%、300%和400%),根据正交试验设计形成9个处理组,分3批在河南省某人工干清粪猪场进行试验,每批试验运行50 d(20 d驯化期+30 d试验期)。MBR有效容积30 L,自动进水和出水,污泥停留时间控制在25~30 d,反应器内水温控制在(20±5)℃,调节p H值为7~8。结果表明,当膜生物反应器进水化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为(3 277±1 192)、(203.8±51.2)、(361.0±133.3)和(65.0±23.1)mg/L时,出水的COD、NH4+-N、TN和TP质量浓度分别为(202±201),(56.6±54.0)、(91.6±69.1)和(19.2±10.0)mg/L,对应的去除率分别为94.3%±5.8%、70.0%±27.2%、70.7%±20.7%和68.3%±17.4%。MBR在去除污染物的同时,对污水中粪大肠菌群具有较好的去除作用,去除率达到99.9%±0.08%,试验中86.4%的MBR出水粪大肠菌群数能达到国家标准的卫生学指标要求。通过正交试验的极差分析发现运行参数对COD和NH4+-N去除效果的影响顺序为DOHRT回流比,对TP去除效果影响的顺序为HRTDO回流比,并优化出MBR最佳运行参数为DO 1.5~3.0 mg/L、HRT 3.0 d和回流比300%,对应试验中的处理4,其出水的COD、NH4+-N和TP质量浓度分别为(69.3±48.7)、(10.0±8.2)和(14.0±9.9)mg/L,相应的去除率分别为97.8%±1.5%、93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。MBR出水可采用紫外线杀菌,杀菌后出水可望回用于圈舍冲洗以减少猪场生产的水资源消耗。     

生物转化玉米浆生产生物菌肥的共生发酵特性

玉米深加工是全球第二大宗农产品加工行业,玉米淀粉制备过程中产生大量的副产物,如玉米浆（Maize Steep Liquor, MSL）。玉米浆色深味重、毒素含量高、处理困难,已经成为众多玉米深加工企业发展的桎梏。该研究主要利用玉米浆中丰富的速效氮源和微生物的促生长因子进行微生物菌肥的开发。通过对前期筛选到的3株植物根际促生菌（PGPMs）的共生发酵研究,评估了3种菌在玉米浆中高密度发酵的可行性,并对发酵特性进行了研究。试验结果表明,三种菌通过共生发酵,并在模拟流加工业废料结晶糖母液作为补料时,发酵体系中的总生物量从6.6×109提升到了2.17×1010 CFU/mL,并在52 h氨基酸态氮含量达到最大。同时,采用葡萄糖模拟结晶葡萄糖母液流加补料显著提高了共生体系的总糖以及溶磷的利用率,可溶性磷利用率提高了近50%;此外,添加葡萄糖还能保持发酵体系的pH值稳定,奠定了生产稳定性。该研究为玉米浆的再利用提供了一种解决方法,对低成本生物肥料的开发与生产提供了一种新的思路。     

发酵棉籽蛋白对仔猪生产性能的影响探究

选择160头保育出栏的杜×长×大三元杂仔猪,全面遵循性别、比例相接近的基本原则,将仔猪划分为试验组与对照组,并各自设置两个重复组,每组的仔猪头数为40头,保证公猪与母猪各占一半,并采取分头标号;对照组和试验组分别饲喂替代了0%和14%发酵棉籽蛋白的仔猪全价日粮。试验结果表明:试验组的饲料利用率得到明显提升,且在仔猪采食量、采食速度上都得到明显增加,日增重幅度为7.1%,降低了料肉比2.14%;试验组腹泻率降低了20.30%;试验组能够有效降低成本;试验组仔猪的精神状态和毛色优于对照组,粪尿恶臭减轻,猪场环境卫生得到改善。     

浸没式膜生物反应器协同活性炭处理海产养殖废水效果

该文结合海产养殖废水的盐度效应特点,开展了浸没式膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)协同粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)处理含盐废水的试验。考察了投加PAC对于MBR污染物去除性能及膜污染的影响;盐度变化过程中(0~35 g/L)MBR对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、氨氮(ammonia nitrogen,NH_4~+-N)、亚硝酸盐氮(nitrite nitrogen,NO_2-N)处理效果;以及含盐废水长期作用下微生物性能、膜通量、絮体粒径的变化情况。重点分析0~5 g/L的盐度变化,本体溶液中的溶解性有机物(soluble microbile products,SMP)和污泥絮体中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组成及含量的变化情况。结果表明:MBR-PAC对COD的去除效率比MBR高7.3%,对NH_4~+-N、NO_2-N去除的稳定性优于MBR;两工艺条件下膜通量随盐度变化呈现类似的趋势,即敏感期衰减,稳定期得到一定程度的恢复。养殖废水长期作用下,MBR-PAC膜通量是MBR的1.5倍,MBR-PAC的污泥粒径相对于MBR增加了52μm。盐度变化过程中,PAC由于其吸附性能及絮凝能力,能吸附本体溶液中的溶解性微生物代谢产物,相对于MBR,蛋白质的含量减少了34.0%。MBR-PAC适用于海产养殖废水的处理。     

Mn2+和卵磷脂对以植物秸秆为原料发酵生产乙醇的影响

考察了不同浓度Mn2+和卵磷脂对以玉米秸秆水解糖为原料发酵生产乙醇的影响。结果表明,在酵母发酵培养基中同时添加0.6 mmol/L Mn2+和60 mg/L卵磷脂进行乙醇发酵,终点乙醇浓度可达15.46%(V/V),乙醇的得率达到49%。     

生物气生产是工业化综合牧场厩粪利用和无害处理的一种方法

工业化综合牧场是一个人工生态系统。在这个生态系统中有益经济群落是选育的高产家畜。为使这种群落生存,必须从外输入化学元素与能量(饲料中复杂有机物的化学能或天然燃料能等),因为太阳能对该系统中自养生物的同化作用还是不够的。