生物制氢反应器产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化

采用间歇培养的方式,利用取自生物制氢反应器的厌氧活性污泥考察了活性污泥中产氢产乙酸菌群对乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乳酸的转化和产氢。结果表明,培养时间为44h时,厌氧活性污泥发酵葡萄糖的累计产气量为356mL,累计产氢量为209mL,氢气含量为58.7%。发酵产物的组成成分乙醇为427.1mg/L、乙酸为716.5mg/L、丙酸为172.5mg/L、丁酸为689.4mg/L、戊酸为123.6mg/L。发酵生物制氢反应器厌氧活性污泥中产氢产乙酸菌群能够对乙醇和乳酸进行产氢产乙酸转化,厌氧污泥转化乙醇形成的乙酸含量约为270mg/L,累计产氢量为15mL;转化乳酸形成的乙酸含量约为190mg/L,累计产氢量为7mL。厌氧污泥不能对乙酸、丙酸、丁酸和戊酸进行产氢产乙酸转化,培养过程中也没有气体生成,分析认为产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化不是发酵生物制氢反应器产氢的主要途径。     

固定化光合细菌利用低分子有机酸的产氢特性

通过固定化光合细菌对低分子有机酸进行了光合产氢的批式试验研究.利用修正的Gompertz方程进行产氢动力学分析,并且对产氢过程中pH变化、有机酸的氢转化率以及有机酸初始浓度对产氢的影响等进行了分析.结果表明固定化能提高产氢率,以海藻酸钠为固定化载体的产氢效果最佳.同时发现有机酸产氢存在最佳初始浓度,其中乳酸产氢的最佳初始浓度为0.049mol/L,对于乙酸、丙酸和丁酸这3种小分子羧酸,其最佳初始浓度的大小随着有机酸碳原子数的增加而减小,即乙酸(0.043mol/L)丙酸(0.029mol/L)丁酸(0.022mol/L).乙酸的最大氢转化率最高,达到65.3%.浓度对氢气含量没有影响,而对于乙酸、丙酸和丁酸,氢气含量随着有机酸碳原子数的增加而增大.     

氨氮对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

研究了以尿素作为氮源时对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响.研究结果表明,随着尿素添加量的增大,体系中氨氮的浓度逐渐增大,当氨氮浓度在3.58～7.89g/L的范围内,对氢气的产生有促进作用;氨氮浓度超过7.89g/L时,体系的氢气产量开始下降,氨氮浓度为6.24g/L时得到最大氢气产率(126.8mL/g VS);然而,当氨氮浓度超过5.93g/L时,体系反应的延迟时间超过了13.64h,因此综合考虑氢气产量和产氢效率,应该控制反应过程中氨氮的浓度低于6g/L.反应后,液相中的主要产物是乙酸和丁酸,随着尿素投加量的增大,体系中丁酸的浓度逐渐减少,乙酸的浓度增大,但两者的浓度和所占总有机酸的比例都约为80%,没有明显变化;丙酸和戊酸含量较少,且变化不大.     

低温纤维素降解菌系对沼气发酵过程中产酸、产气的影响

将本实验室一组稳定的低温兼性厌氧纤维素降解菌系X1接种到水稻秸秆和牛粪混合沼气发酵底物中,研究其在20℃低温沼气发酵过程中对产酸、产气的影响。结果表明,底物降解时主要产生乙酸、丙酸和丁酸,使pH值下降,处理组处理12 d时乙酸、总挥发性脂肪酸及甲烷含量分别为1.22,2.23 g/L和37.50%,对照组分别为0.47,0.81 g/L和28.50%。处理12 d后随着乙酸含量的逐渐下降,甲烷含量明显提高,15 d为50.20%,24 d达到67.60%,而对照仅为35%和43.30%;总产气量处理较对照提高76.81%。由此可见,菌系X1降解纤维素类物质时为甲烷合成提供了较多的前体物质,有效地提高了甲烷含量和产气量,使产气启动期提前。     

醋糟中温湿式厌氧消化产气特性的研究

在中温(35±1℃)条件下,采用批式试验对醋糟厌氧消化产气特性进行了研究,同时考察醋糟进料负荷对厌氧消化的影响以及醋糟成分中谷壳填料厌氧消化产气占比情况。试验结果表明,醋糟中温湿式厌氧消化具有良好的产气性能,进料负荷TS为8.55%的醋糟比进料负荷TS为6.89%的醋糟产沼气效果好,最大单位累积产气量达到508.82 m L/g,厌氧消化第11天达到日产沼气量峰值41.51 m L/g时,日产甲烷含量占比最小为51.62%;醋糟中谷壳填料占比高达63.43%,累积产沼气量仅占醋糟累积产沼气量的24.25%。     

有机酸预处理对麦秸理化特性及生物产沼气的影响

以乙酸、丙酸和丁酸不同混合比例配制的混合酸预处理麦秸,研究预处理对麦秸理化特性、物质结构及厌氧生物产沼气的影响。结果表明:有机酸预处理可促进麦秸有机物的溶出。预处理后,麦秸水浸提液pH值均小幅减小,水浸提液COD浓度大幅增大,乙酸∶丙酸∶丁酸质量比为7∶3∶1.5(T2)、6∶5∶3(T3)、4∶1∶2(T4)和2∶1∶1(T5)的处理分别增加了78.36%、40.79%、52.40%和76.25%,水处理(T1)降低10.28%。对麦秸纤维素、木质素、官能团均无明显影响,但预处理后麦秸纤维素结晶度增强,对纤维素、半纤维素及木质素影响的顺序依次为:半纤维素纤维素木质素,其中T3和T5处理对麦秸半纤维素的影响最大,较处理前分别降低18.21%和16.96%,明显高于T2和T4的3.12%和5.58%。厌氧发酵产气的结果表明:无论是水还是有机酸预处理对麦秸产气速率、平均甲烷含量均无明显影响,TS产气量较处理前均不同程度降低。     

木糖厌氧发酵产氢特性研究

以木糖作为厌氧发酵产氢底物,热预处理(100℃,处理20 min)的厌氧颗粒污泥作为接种物,研究了中温条件(37℃)下厌氧发酵产氢特性.结果表明,当反应进行至50 h时,累积产氢量最大,为81.11 mL;乙酸、丁酸和乙醇是液相末端产物中的主要物质,其中乙酸和丁酸的浓度分别为1290 mg/L和1225 mg/L,发酵类型是典型的丁酸型发酵;反应体系的pH值开始降低,最后稳定在4.40左右,形成一个稳定的缓冲体系.     

不同预处理剩余污泥的中温厌氧消化试验研究

设计单因素试验,考察了热处理时间和碱投加量对剩余污泥有机质溶出和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:加热和碱预处理均可明显地促进有机质溶解和提高厌氧产气效率;与原污泥相比,高温处理20 min后,剩余污泥可溶性有机质和累积厌氧产气量达到最高,分别为2 550 mg/kg和3 275.33 mL,较对照污泥分别增加了7.4倍和34.15%;高浓度CaO(6%和10%)处理后,剩余污泥中STOC浓度分别达到3 280 mg/kg和3 340mg/kg,较对照污泥STOC浓度(305 mg/kg)提高了9.75和9.95倍;CaO预处理对污泥厌氧消化影响较复杂,表现为低浓度促进产气和高浓度抑制产气;2%CaO处理下,累积产气量比对照提高了39.87%;6%和10%CaO处理下,累积产气量低于对照污泥。     

城市有机垃圾处理过程中主要生理群的微生物研究

分别采用直接厌氧和先好氧后厌氧方法处理城市有机垃圾,并以稀释法和相应的培养基,用最大可能数量(MPN)法计算发酵过程中主要微生物生理群的数量变化。结果表明:在直接厌氧发酵过程中挥发性有机酸大量积累,最高浓度达35765PPM,日平均产气量只有25.15ml,一般厌氧异养细菌、氨化细菌、产氢产酸细菌比先好氧后厌氧法高,产甲烷细菌比先好氧后厌氧法低210倍。在先好氧后厌氧发酵过程中,在好氧末期挥发酸浓度达9160PPM,在厌氧阶段,挥发酸中的乙酸、丁酸逐渐下降,而丙酸在发酵的前7天有所上升,日平均产气量为169ml;在厌氧阶段,氨化细菌、硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、产氢产酸细菌有缓慢下降趋势,产甲烷细菌在发酵 14天后才开始下降,纤维素分解菌呈缓慢上升趋势。用先好氧后厌氧方法处理城市有机垃圾能防止挥发性有机酸的大量积累,使厌氧发酵启动加快,可提高产气率,缩短发酵周期。     

不同预处理方式对秸秆厌氧消化特性的影响

研究粉碎、青贮和揉搓3种预处理方式对玉米秸秆厌氧消化消化特性的影响。研究结果表明:预处理方式对秸秆厌氧消化的启动、物质转化、产气效率和滞留期均会产生一定影响。青贮处理水解酸化速率最快,原料降解效果最好,启动ATP浓度最大为1572 nmol/L,初始VFAs浓度最高,分别是粉碎处理和揉搓处理的31.31倍和35.27倍;粉碎处理产气效果最好,经49 d厌氧消化后,粉碎处理的单位TS累计产气量最大为323.76 m L/g,分别是青贮处理和揉搓处理的1.25倍和1.10倍。