厌氧消化过程化学变化的教学研究

有氧和无氧分解是生物体代谢有机物的2种途径,前者一直是生物化学课程中物质代谢的教学核心和重点。厌氧消化是有机物经无氧分解生成甲烷和二氧化碳的途径,相比于有氧分解,其具有化学反应众多、中间产物多、途径复杂等特点,同时对维护自然生态平衡、物质循环和人类社会的绿色健康发展等具有重要作用。如此重要的途径长期以来一直没有在生物化学教材与教学内容中体现,亟需进行教学改革。利用布鲁姆教学目标分类理论将厌氧消化过程中的主要反应、氧化还原过程及电子传递、热力学变化及串联反应等知识进行系统介绍,对物质代谢的另一条无氧路径进行补充,丰富了学生代谢网络的知识框架,完善了生物化学教学体系,相关教学内容和经验可供同行参考借鉴,对相关课程教学改革具有重要价值。     

生物化学产甲烷动力学的教学实践

厌氧消化是自然界有机物质分解代谢的重要途径,对实现环境和经济的可持续发展具有重要意义。消化中产甲烷过程涉及众多生化反应,其规律很难准确描述。教师在生物化学课程中引入厌氧消化产甲烷动力学教学,设计了5个紧密衔接的教学模块,介绍了3种常见产甲烷动力学模型的推导过程、适用范围、参数特点,教授学生利用软件完成数据拟合的方法,并训练其对拟合结果进行分析。本教学改革通过将产甲烷动力学引入课堂,使学生在更好地理解复杂的厌氧消化反应过程基础知识的同时,构建了理论与实践应用间的桥梁,不仅掌握了精准定量描述厌氧消化过程中产甲烷规律的模型,还学到利用比较动力学参数来评价不同原料发酵规律差异的方法,为未来其参与实际生产和工程实践奠定了基础,获得了良好的教学效果。本文介绍了教学改革的具体内容,对完善生物化学的教学框架和改善教学质量具有重要意义,同时为环境工程、化学工程、新能源工程、生物工程等相关专业课程及实验教学的改革和探索提供了有益参考。     

厌氧-曝气生物滤池处理水杨酸废水的研究

采用厌氧-曝气生物滤池(AF-BAF)工艺处理工业水杨酸废水,研究了不同进水ρ[COD(NaAc)]/ρ[COD(SA)]比值[表示乙酸钠与水杨酸(SA)的化学需氧量(COD)浓度配比]对有机物去除和脱氮效果的影响。结果表明,当进水SA浓度低于187mg/L时,经AF工艺处理后,废水生化需氧量(BOD)5/COD由0.27增大至0.38,UV254/氧化还原电位(ORP)由-7.68增大至-3.22,可生化性明显提高。最佳水力停留时间(HRT)为10h,当比值为300∶300时,COD去除率最高(91.74%),SA去除率为91.4%;当比值为0∶600时,COD去除率最低(42%),SA去除率为52.48%。进水碳源变化对NH4+-N去除影响较小,去除率可达99.83%。SA功能菌依赖于非SA功能菌分泌的代谢产物生存,失去非SA功能菌分泌的代谢产物后,SA功能菌的活性开始降低。     

污水处理工艺对污泥热处理特性的影响

通过10℃/min时的热重分析,对五种不同性质污泥分别在氮气和氧气气氛下的热解和燃烧特性进行了研究。结果表明,污水处理工艺的“好氧+厌氧”、“厌氧+好氧”过程以及污泥的厌氧消化均使污泥中的有机物结构复杂,导致污泥热解时有机物的分解和析出温度升高,且“好氧+厌氧”过程使污泥中有机物结构更复杂;而对污泥的燃烧过程和燃尽点无影响,但使着火温度升高。利用šatava-šesták 方程对污泥热解、燃烧的反应机理进行了研究。结果表明,五种污泥热解时均呈现为挥发分扩散和随后的化学反应机理函数,而燃烧时则为化学反应和随后的扩散过程。     

细胞动力学研究VI. 厌氧菌生长过程热化学特征

用LKB2277生物活性检测系统测定了三种厌氧菌---吉氏类杆菌、艰难梭状芽胞杆菌、黑色消化球菌的生长发热功率曲线。根据广义logistic方程, 建立了细菌生长过程的热动力学方程:ln[P/(Pm-P)^v^+^1]=ln[P0/(Pm-P0)^v^+^1]+k.t。由此热动力学方程, 求得了细菌的生长常数k, 根据Arrhenius公式求得吉氏菌的生长活化能Ea=59.7kj/mol, 应用过渡态理论得到吉氏菌在不同温度下的活化力学参数, 这个热动力学方程描述的是一系列不规则的细菌生长过程发热曲线, 将它与经典的指数模型和logistic模型进行比较, 它具有更广泛的适用性。     

完全混合式厌氧生物电化学系统处理2,4-二氯苯酚废水

2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）是高毒性、难降解的工业污染物,因传统生物法处理受到诸多限制,本文耦合微生物电解池（MEC）工艺及完全混合间歇式厌氧反应器（CMB）,构建MEC-CMB系统对2,4-DCP进行处理。基于自建处理装置,阳极采用镀钌铱钛网,阴极采用碳布,研究了外加电压、2,4-DCP初始浓度对系统降解效率的影响及降解机理。实验结果表明,该耦合系统在电压1.4V,2,4-DCP初始浓度10 mg·L-1的条件下,24 h降解率可达到75.9%,较单一CMB提升了25.87%;对低浓度2,4-DCP均有较好的处理效果;其降解中间产物主要有:邻氯酚、苯酚、对苯醌、丁二酸等。     

QSBR Study on the Anaerobic Biodegradation of Chlorophenols

1 INTRODUCTION Chlorophenols (CPs) have been widely applied in such industries[1] as wood preservative, antitrust, bactericide and herbicide since 1930s. Due to the existence of phenol ring structure and chloro-atom, chlorophenols have strong toxicity and high anti- degradation ability. Previous reports show that[2, 3] chlorophenols are difficult to oxidize under aerobic condition, whereas anaerobic biological treatment can effectively reduce the toxicity towards microor- ganism so as to …     

制浆废水厌氧处理过程中pH的控制算法研究

以山东某纸厂的制浆废水厌氧处理过程为背景,建立了pH调节系统的数学模型,组建了模糊PID控制系统,并用Matlab仿真软件对其进行了仿真;研究比较了PID控制、模糊控制和模糊PID控制的阶跃响应、抗干扰响应,对比分析了模型参数摄动时这3种控制算法的鲁棒性能;从仿真结果看,模糊PID的阶跃响应既具有模糊控制的快速性又具有PID控制的稳态无误差,在受到干扰后可以很快恢复到稳态值,达到比较好的控制效果;模型参数发生摄动后,模糊PID控制超调量相对较少,稳态误差为零,但要在200 s时才基本稳定;实验证明模糊PID控制算法的综合性能最好。     

甲苯对两相厌氧系统的影响及降解特性研究

采用两相厌氧工艺处理含甲苯模拟废水,研究了甲苯浓度变化对两相厌氧系统的影响。低浓度甲苯对厌氧微生物具有一定的刺激作用,较高浓度甲苯具有抑制作用,高浓度甲苯具有毒害作用。厌氧系统在投加不同浓度的甲苯前后挥发性脂肪酸(VFA)表现出不同的变化趋势,并对厌氧发酵方式产生影响。甲苯的浓度变化影响其降解效率。