我院教授课题组在城市污泥厌氧发酵定向产酸微生物调控机理方向取得进展
作者:刘和 编辑: 滕跃 发布日期: 2017-06-19 来源: 刘和
城市污泥是污水处理过程中产生的副产物,需要对其进行合理的处理、处置,减少环境污染。污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸并实现资源化利用,是近年来污泥处理领域尤为关注的研究课题。有机酸可作为污水脱氮除磷的碳源、化工产品的原材料等等,具有多种用途。对污泥厌氧发酵进行调控,以实现定向产酸,得到预期组成的末端有机酸产物是目前的难点和发展方向。但是,由于污泥厌氧发酵的微生物菌群是一复杂体系,其产物是由多种短链有机酸构成的混合酸体系,这为下游的进一步加工利用带来了难题,限制了有机酸的资源化利用。
我院刘和教授团队多年来从事污泥厌氧发酵定向产酸的技术、工艺和基础理论研究。近日,该团队报道了城市污泥厌氧发酵过程中,复杂的有机底物是如何影响反应器内微生物优势种群的构成、代谢途径的切换以及底物中蛋白质、脂类、多糖的组成和厌氧发酵后的末端产物组成的关系。结果表明,有机底物中的蛋白质、脂类和多糖无论何种组成比例,乙酸均为第一优势脂肪酸。但是在蛋白质丰富的情况下,丙酸和戊酸的组成比例明显上升,而底物中淀粉、糖类丰富的条件下,丁酸和乙醇比例明显上升。这是由反应器中优势微生物种群以及微生物体内的代谢途径共同决定的。这一研究结果对于目前污泥厌氧发酵领域常见的共发酵工艺的调控,即,如何控制共发酵工艺中发酵底物的有机物构成,以得到预期组成的有机酸末端产物,实现定向产酸具有重要的理论和工程意义。
这一研究成果近日发表于生物技术与生物能源领域的国际权威期刊Biotechnology for Biofuel (2017,10:137),影响因子为6.444。论文第一作者为我院硕士研究生马惠君,通讯作者为刘和教授,研究得到了国家自然科学基金、国家科技支撑课题等项目资助。
上图:不同发酵底物构成下的优势微生物菌群组成。下图左:不同发酵底物构成下的微生物代谢途径。下图右:不同发酵底物消耗和厌氧发酵末端产物组成的关系。
环境与土木工程学院
江南大学环境与土木工程学院下设环境工程、土木工程和工程管理三个系,环境工程专业是国家和江苏省特色专业,江苏省重点专业,拥有博士后流动站、一级博士学位授权点和一级硕士学位授权点,土木工程专业拥有建筑与土木工程硕士专业学位授权点。学院建有江苏省厌氧生物技术重点实验室、江苏省生物质能与减碳技术工程实验室、无锡规划环境影响评价中心、无锡低碳城市发展研究中心、无锡市太湖水治理与生态修复中心等多个科研平台与基地,学院先后承担并完成了水体污染控制与治理科技重大专项、国家科技支撑计划项目、国家高技术研究发展计划(863计划)、国家自然科学基金项目和其他国家、部省级科研项目35项,完成企业委托的工程项目逾百项。近三年(2014-2016),学院教师在国内外发表高水平学术论文280多篇,出版专著、教材21部,申报国家(际)发明专利100项,授权专利29项,累计科研经费约4906.22万元。学院积极为经济建设等领域的基础工程、民生工程建设、环境保护和生态修复等方面做出了重要贡献,在本学科领域形成了自身的特色与优势。
学院现有专任教师68人,其中教授15名,副教授33名,博士生导师9名,硕士研究生导师34名,80%的专任教师具有博士学位。27名教师具有一年及以上海外留学背景。拥有国家杰出青年科学基金、江苏省杰出青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、江苏省高校“青蓝工程”中青年学科带头人、省333工程人才、省六大人才高峰计划人才等优秀师资和一批在环境影响评价、结构工程、岩土工程、工程监理、工程造价等学科领域的注册工程师。
学院秉承“厚基础、宽口径、强能力、高素质、广适应”的人才培养目标,环境工程专业坚持 “有特色、重实践、国际化”、土木工程专业坚持“会设计、善施工、懂管理”的培养理念,全力推动学生的全面发展。学院构建了基础试验训练、专业技能训练、创新能力拓展的三位一体的实践教学体系,形成了理论教学与实践教学相互渗透的人才培养机制,推行本科生学业导师制,学生本科二年级起即可进入导师实验室参与科研项目研究,大力培养学生的创新精神和实践能力。为拓宽学生国际视野,学院与美国宾州州立大学联合开展本科生国际合作课程和双语课程,推荐优秀学生参加海外交换培养。为激发学生开拓创新的精神和自主学习的能力,学院每年都培育、选拔学生组队参加全国“挑战杯”课外科技作品竞赛、国家和省级大学生土木工程结构创新大赛、全国高等院校“斯维尔”软件建模大赛、大学生数学建模大赛、“中国-东盟”大学生创业大赛等学科竞赛,屡获佳绩。学院每年有25%以上的学生被免试推荐或考取国外知名高校以及国内“985”、“211工程”重点高校硕士研究生。毕业生具有较强的社会竞争力,颇受行业内龙头企业的青睐,毕业生就业率连续多年达到99%。
学院与国内外著名高校保持经常性的学术交流活动,与美国耶鲁大学、日本筑波大学、芬兰赫尔辛基大学、丹麦哥本哈根大学、爱尔兰国立大学、香港理工大学等建立了长期的学生交流交换、师资交流访问和学术合作关系;与清华大学、南京大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等国内高校也建立了长期的人员进修、互访和学术合作关系。近两年学院本科生参加海外交流交换的比例达23.3%。
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