有机废水产酸发酵典型类型的产氢能力

通过连续流搅拌槽式反应器的运行,比较了丙酸型发酵、丁酸型发酵和乙醇型发酵等3种不同有机废水产酸发酵类型的产氢能力.在进水COD浓度为5 000 mg/L、HRT 8 h、(35±1)℃等条件下,丙酸型发酵厌氧活性污泥的比产氢速率平均仅为0.022 mol/(kgMLVSS·d);丁酸型发酵的产氢能力平均为0.57 mol/(kgMLVSS·d),是丙酸型发酵的25.79倍;乙醇型发酵厌氧活性污泥的平均比产氢速率为2.89 mol/(kgVSS·d),是丁酸型发酵的5.1倍,是丙酸型发酵的131.65倍.乙醇型发酵是有机废水发酵法生物制氢的最佳产氢发酵类型.     

氮磷复合肥投加量对厌氧生物制氢发酵类型的影响

采用连续流厌氧产氢发酵反应器研究了氮磷复合肥对厌氧生物制氢产酸发酵类型的影响。试验过程中有机负荷保持不变(21.8 kgCOD/m3.d),复合氮磷肥投加量从高到低先后为40、20、10和0 mg/L进行变化,试验开始20 d后反应器的发酵类型就从原先的丁酸型转变为乙醇型,在此期间气体的总产量变化不大,但氢气含量和产量明显上升。结果表明,营养元素是厌氧发酵法生物制氢反应器运行过程中影响产酸发酵类型的重要因素,投加氮磷复合肥达到10 mg/L就足以影响发酵类型稳定性,高于10 mg/L时易于形成丁酸型发酵,低于10 mg/L时易于形成乙醇型发酵;营养物质的投加量对于系统的pH和ORP值没有明显影响;在生物制氢反应器中,尽管特定微生物群落是形成特殊产酸发酵类型如丁酸型或乙醇型的前提条件,但其它生态因子如营养元素等对于发酵类型的最终形成也具有重要的影响。     

两种类型生物制氢反应器的运行及产氢特性

为探求反应器型式对发酵法生物制氢过程的影响,分别采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)和颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB)接种厌氧活性污泥,从糖蜜废水中制取氢气.运行中控制温度为35℃,通过缩短水力停留时间(HRT)和增加进水COD质量浓度的方式逐渐提高容积负荷(OLR),分别对CSTR系统和EGSB系统的产氢速率、pH、液相末端产物及生物量进行研究.结果表明,两个系统中,产氢速率均随OLR提高而逐渐升高.CSTR的最佳产氢OLR为25~35 kg/(m3.d),而EGSB的最佳产氢OLR为70~80 kg/(m3.d);此时,CSTR系统的最大产氢速率为6.21 L/(L.h),EGSB系统的最大产氢速率可达18.0 L/(L.h).稳定运行期,EGSB系统的生物量为27.6 gVSS/L,而CSTR的生物量仅为7.8 gVSS/L,说明较高的生物量是生物制氢反应器稳定运行和高效产氢的关键.两个系统均可形成乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受反应器型式影响.与CSTR反应器相比,EGSB反应器具有更好的耐酸能力.     

有机负荷对连续流厌氧发酵产氢系统的影响

以连续流搅拌槽式反应器作为发酵生物制氢反应装置,针对有机负荷(OLR)对厌氧活性污泥发酵生物制氢系统运行的影响进行实验研究.在水力停留时间(HRT)8 h,(35±1)℃,进水COD质量浓度6000 mg/L,即OLR为18 kg/(m3.d)的条件下运行,厌氧活性污泥发酵产氢系统达到稳定时的平均产氢量为10.96 L/d,比OLR 12 kg/(m3.d)条件下提高了19.3%,比OLR 6 kg/(m3.d)条件下提高了52.3%.当进水COD质量浓度达到8000 mg/L,即OLR为24 kg/(m3.d)时,pH、ALK分别从大于4.1和250 mg/L的水平,迅速下降到3.7和5 mg/L以下,而ORP则从-350 mV急速上升到-210 mV以上.表明厌氧活性污泥微生物已无法承受有机负荷提高造成的环境变化,其活性受到严重抑制,反应器产氢能力急剧下降,系统的产酸发酵类型也发生了根本改变.     

复合菌群降解玉米秸秆协同产氢特性

为加快生物制氢工业化进程,利用玉米秸秆这类来源广泛、储量巨大和价格低廉的可再生生物质纤维素资源作为发酵产氢的原料,从连续流发酵产氢反应器(ZL92114474.1)中新分离筛选出一株高效纤维素降解产氢细菌Clostridium sp.X9(NCBI注册号:EU434651)和一株高效产乙醇发酵产氢细菌Ethanoigenens harbinenseB2(NCBI注册号:EU639425),通过构建高效降解纤维素发酵产氢复合菌群进行同步降解玉米秸秆发酵产氢.结果表明,对玉米秸秆进行酸化汽爆预处理后可以显著提高复合菌群的产氢能力.复合菌群X9和B2比单一菌种具有更理想的降解玉米秸秆发酵产氢的能力,两菌种间存在协同产氢效应.复合菌群X9和B2降解玉米秸秆发酵产氢获得的最大产氢率和玉米秸秆降解率分别为8.7mmol/g和74%.液相代谢末端产物主要为乙醇、乙酸和丁酸.这说明复合菌群X9和B2在以木质纤维素为发酵底物的工业化生物制氢领域中具有很好的应用发展前景.     

产酸相反应器快速启动和乙醇型发酵菌群驯化

在有机废水产酸发酵类型中，产酸相的乙醇型发酵被认为是两相厌氧生物处理系统中的最佳发酵类型，如何实现产酸相微生物菌群的乙醇型发酵，是提高系统处理能力的关键因素之一，通过模型反应器的小试研究和中试规模的反应器运行，证明了利用不同性质活性污泥对产酸相反应器进行快速启动的可行性，并探索了产酸相乙醇型发酵菌群的驯化途径，研究证明，在污泥接种量≮6.5gVSS／L的前提下，将进水COD质量浓度，HRT和pT值分别控制在3000－500mg/L,8.0-10.6h和4.5-7.0的范围时，可在20d内完成产酸相的快速启动，并可在45d左右实现对乙醇型发酵菌群的驯化。     

L-半胱氨酸对连续流发酵生物制氢的促进作用

为了研究L-半胱氨酸对连续流厌氧发酵生物制氢系统的影响,通过运行两组平行的连续流搅拌槽式反应器(CSTR),一组随进水连续添加0.1 g/L的L-半胱氨酸,另一组不添加,对比考察两组系统的氧化还原电位、生物量、产酸发酵情况以及产氢能力.结果发现添加L-半胱氨酸反应器的氧化还原电位降至-400 mV以下仅需1 d,形成稳定的乙醇型发酵仅需25 d;而未添加L-半胱氨酸的反应器则分别需要10 d和35 d.达到稳定运行状态时,添加L-半胱氨酸反应器的产氢速率为3.06 L/d,高于未添加L-半胱氨酸的2.99 L/d.研究表明L-半胱氨酸能够促进形成适宜乙醇型产氢发酵的低氧化还原电位环境,从而加快连续流产氢系统的启动进程,并提高系统的产氢能力.     

产酸相最佳发酵类型

二相厌氧生物处理中产酸相发酵产物的研究已逐渐被人们所重视。本文以糖蜜为底物，通过产酸相发酵产物种类对产甲烷相影响的研究，以期确定最佳发酵类型，通过对丁酸型发酵、丙酸型发酵和乙酵型发酵三种类型的理论和试验结果分析，证实试验中发现的乙醇型发酵可作为产酸相最佳类型。     

接种污泥对产氢颗粒污泥形成的影响

采用两个平行的颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB),控制温度为(35±0.5)℃,逐步提高进水容积负荷,分别研究接种污泥对产氢速率、颗粒粒径分布变化、液相末端产物和启动末期系统参数的影响.结果表明,采用缺氧污泥混合厌氧污泥进行接种的反应器比直接采用产甲烷颗粒污泥粉碎后接种的反应器更易形成颗粒污泥.在启动末期,前者的平均颗粒粒径为后者的1.25倍,产氢速率是后者的1.23倍.两个反应器都形成了乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受接种污泥影响.启动末期系统的pH值分别为3.9～4.3和4.0～4.4,混合污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为27.2g/L,厌氧污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为24.1g/L.相比厌氧污泥接种的反应器,混合污泥接种能更快速培养颗粒污泥,并且反应系统产氢速率高,耐酸性更好,生物持有量大,有利于生物制氢系统高效产氢和稳定运行.     

生物制氢细菌分离培养与分子鉴定技术进展

分离鉴定、培养产氢发酵细菌是提高利用高浓度有机废水制氢系统产氢能力的重要因素.首先对连续流发酵法生物制氢系统进行工程调控和生态位调整,达到产氢最佳的乙醇型发酵阶段后,设计HPB-LR培养基,用改良Hungater等3种厌氧培养技术分离培养产氢菌;采用16S rRNA/rDNA序列分析和16S-23S rDNA间隔区测序技术对分离出产氢细菌进行鉴定.     

乳酸的应用与发酵生产工艺

介绍了乳酸的应用、发酵生产和分离提纯的工艺,并提出了加快中国乳酸工业发展亟待解决的几个问题．乳酸是具有良好生物相容性的有机酸,可应用于食品、制药、生物降解性塑料生产等领域．发酵法是生产乳酸的主要方法,发酵液中的乳酸可以通过萃取、吸附等方法与发酵液分离．     

从麻黄草中提取麻黄碱的清洁生产工艺研究

通过利用生物发酵技术和膜分离技术进行麻黄碱清洁生产工艺改造,解决了传统工艺中高温高压苛化法提取工艺中存在的严重问题,清洁生产新工艺大大节约了能源,降低原材料的成本,减少了废水产生,实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一.     

富含三类大分子有机质的废弃食物发酵产氢特性

以富含大分子碳水化合物、蛋白质和脂肪的5种废弃食物为发酵底料，采用厌氧活性污泥为接种物，研究了其发酵产氢特性，并利用色谱仪分析了发酵产物的气相和液相组成.结果表明，米饭、马铃薯、青菜、瘦猪肉和肥猪肉发酵生成的H2与CO2的体积比分别为0.77、0.82、0.82、0.93和0.82，H2与CH4的体积比均高于4，有些甚至没有CH4产生.将厌氧活性污泥加热预处理能够有效抑制产甲烷菌，同时又保持产氢菌芽孢的活性.在米饭、马铃薯和肥猪肉发酵生成的脂肪酸中丁酸的体积分数最高；在瘦猪肉发酵液中乙醇的体积分数最高；而在青菜发酵液中乙酸、丙酸和丁酸的体积分数相当.     

不同来源污泥对稻草发酵产氢影响的研究

讨论了不同来源的混合菌群、不同的接种方式以及单一菌种产气肠杆菌对稻草发酵产氢的影响.相对于混合菌群，单一纯菌产气肠肝菌在氢气产量上处于劣势.对于取自同一沼气池的厌氧活性污泥，经煮沸后扩大培养的混合菌群作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为91.5 mL/g，最高产氢速率为1.52 mL/(h·g)；以直接扩大培养的污泥作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为62.5 mL/g，最高产氢速率为1.04 mL/(h·g).对3种混合菌群均采用直接扩大培养的接种方法，其总产氢气量为：沼气池污泥（62.5 mL/g）<污水处理厂污泥（69.5 mL/g）<湖底污泥（80.5 mL/g）.     

泸型大曲中根霉固态发酵产糖化酶条件研究

对泸型大曲中根霉菌株固态发酵产糖化酶的条件进行了研究。以糖化酶活力为评价指标,设计单因素实验,研究培养基水分含量、培养时间、培养温度对根霉产糖化酶的影响,在此基础上,利用Box—BenhnkenDesign的方法,对根霉菌株固态发酵产糖化酶的条件进行优化,结果显示泸型大曲中根霉菌株固态发酵产糖化酶的优化条件为培养温度29℃,培养基水分含量53％,培养时间164h,糖化酶的酶活力为2194．44U／g。     

Hydrogen Production by From Wastewater Anaerobic Fermentation in Poultry Farms

在养殖场鸡粪废水中添加米糠提高废水的碳氮比,以经过不同预处理的厌氧活性污泥为接种物,控制发酵温度为36℃,初始pH为5．0,考察污泥预处理及底物质量浓度对发酵产氢的影响,并分析液相末端产物及发酵液化学需氧量（chemicaloxygendemand,COD）去除率．研究结果表明,污泥的最佳预处理方法为热处理（100℃下加热15min）,发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1781和1082．8mL,是未处理组的2．52和5．85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10218mg／L,此时氢气产量为185．1mL／g,由Gompertz模型对产气量进行非线性拟合得拟合方程,说明该模型可很好地模拟发酵产氢过程;发酵结束后液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸,在不同底物质量浓度下COD去除率随底物质量浓度先增加后减小,在质量浓度为10218mg／L时达到26．9％．     

几种金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用

金属离子Fe2 + 、Ni2 + 、Mg2 + 在生物产氢机制中有着重要作用 .在适当浓度下 ,研究金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用 ,是解决细菌产氢效率不高这一关键问题的有效手段之一 ,也加快了发酵法生物制氢技术产业化进程 .间歇实验结果表明 ,铁、镍和镁等金属离子对高效产氢细菌———B4 9产氢能力有明显的促进作用 ,使B4 9的最大产氢速率和平均产氢速率分别由 8 6 5和 0 36mmol·(g·h) -1提高到 2 8 0 1和1 95mmol·(g·h) -1.3种离子对B4 9产氢能力促进作用的顺序为Fe2 + >Ni2 + >Mg2 + ,Fe2 + 和Ni2 + 是促进发酵产氢的直接因素