高浓度有机废水发酵法制取氢气技术

利用两相厌氧高浓度有机废水处理的产酸相制取氢气技术引起世界的普遍关注。介绍了厌氧发酵生物制氢系统的产氢机理、工艺流程与设计、工程控制参数等许多技术问题。认为发酵产氢微生物有丁酸型发酵、乙醇型发酵和甲酸裂解等3种产氢代谢途径。工艺设计以活性污泥的混合培养为主要形式,也发展了细菌的纯培养或辅之细胞固定化工艺。目前已经分离出肠杆菌属(Enterobacter)、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)、柠檬酸菌属(Citrobacter)和新型乙醇型发酵产氢细菌等菌属的发酵产氢细菌,这些菌种除了可以纯培养制氢外,还可以进行投入反应系统进行生物强化和细胞固定化技术应用。乙醇型发酵生物制氢理论(双碳发酵产氢学说或理论)指导下发酵法混合培养生物制氢工艺已分别进行了小试和中试,并将进入生产示范工程阶段。     

活性污泥降解有机物制氢技术

生物制氢技术在世界范围受到了极大重视，产氢机理的研究对于制氢技术的发展有着重要的作用。本文在前人研究的基础上，对活性污泥厌氧发酵产氢的多种途径和机理进行了全面探讨，认为活性污泥利用甲酸、丙酮酸、各种脂肪酸等有机物，淀粉纤维素等糖类产氢途径主要是丙酮酸脱氢和NADH/NAD平衡调节产氢气，发酵类型有丙酸型发酵、以及乙醇型发酵，同时对国内外研究现状进行评述，提出今后的研究方向。     

纯培养生物制氢的分批培养工艺的建立与调控

氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。试验利用厌氧发酵技术分离培养产氢细菌,并对产氢细菌进行理化分析。在乙醇型发酵的产氢原理上,以蔗糖作为产氢微生物的培养基,通过间歇培养的方式研究产氢微生物的产氢特性,采取分批培养的方式来研究纯培养生物制氢工艺。纯培养生物制氢工艺的主要工程控制对策为:按反应溶液体积的2%接种新鲜产氢细菌种子培养液,底物浓度采用20%,反应启动时间63 h,温度35℃。     

厌氧发酵产氢污泥的驯化技术

以糖蜜废水为发酵底物,以污水处理厂剩余污泥为反应器启动污泥,污泥采用曝气氧化预处理方法,从而达到厌氧发酵产氢目的并提高其发酵产氢能力.试验表明,经曝气氧化预处理后的污泥可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥,且具有较高的产氢能力,在实验条件下,反应器稳定运行时产气量为3 L,发酵产气中氢气浓度为75.77%,液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸.     

生物质厌氧发酵制氢技术研究进展

聚焦生物质厌氧发酵制氢技术进展,分别从发酵菌源、生物质制氢原料、生物质制氢反应器、发酵制氢影响因素和优化工艺等方面进行综述。研究结果显示,不同种类的生物质原料能有效拓展生物质发酵制氢的应用范围,反应器结构和发酵工艺因素的优化有利于提高生物质发酵制氢的产率和效率。近年来,通过固定化技术、添加纳米颗粒等方法能够促进生物质发酵产氢,通过将暗发酵与光发酵偶联,有利于提升生物质发酵制氢工艺的经济性。在此基础上,对生物质发酵制氢技术进行了展望。     

中空纤维膜反应器内合成气发酵制氢的研究

研究了在中空纤维膜生物反应器(MBR)内利用合成气中的CO作为碳源连续发酵制氢的性能。厌氧发酵菌C.hydrogenoformans应用于生物催化合成气发酵制氢反应中,可把CO和H2O直接转化为CO2和H2。在MBR内连续厌氧发酵,分别考察了不同CO进料载荷和液相循环量对反应器产氢性能的影响。实验结果表明,在CO进料载荷为0.22 mol/d、液相循环量为1 500 mL/min时,分别得到最大的CO转化率97.6%和产氢速率0.46 mol/d,产氢得率保持在90%以上,同时计算得到膜生物反应器中的气液传质系数为1.72 h-1。     

发酵产氢细菌的紫外线诱变筛选高产菌株

引言厌氧发酵生物制氢主要依靠细菌的发酵产氢,而如何高效地利用细菌发酵产氢是一个非常重要的问题,高效厌氧产氢细菌的诱变选育研究就是为了找到高效产氢细菌并投入生产。环境微生物的育种仍是以使用物理诱变、化学诱变或两者复合诱变的诱变育种作为最主要的方法。通过诱变育种能达到以下几个目的:(1)提高氢气的产率;(2)改善菌种特性,提高产品质量;(3)简化工艺条件;(4)开发新品种,通过选择几种具有代表性     

金属纳米颗粒辅助木质纤维素暗发酵生物制氢的研究进展

通过文献计量学分析表明暗发酵制氢是目前研究最热门的生物制氢方法,Fe、Ni、Co、Ag等金属纳米颗粒作为该领域研究热点可改善暗发酵制氢存在底物转化率与产氢效率均有待提高的难题。介绍了金属纳米颗粒的特点、生物相容性及其与酶、微生物细胞的作用机理,进一步从促进木质纤维素水解影响产氢、对水解酶的固定化影响产氢、提高氢化酶活性影响产氢、调控发酵微生物细胞代谢和促进细胞电子传递影响产氢、改善微生物群落结构影响多菌群协同产氢等几个方面对典型金属纳米颗粒辅助木质纤维素暗发酵产氢的研究现状进行综述,并对金属纳米颗粒应用于暗发酵产氢存在的难点及前景方向进行了展望。     

有机废弃物厌氧共发酵制氢研究进展

化石燃料的消耗和有机废弃物的大量排放带来了严重的环境问题,而利用有机废弃物进行厌氧发酵制氢是可持续且环境友好的。为了克服单一底物厌氧发酵制氢存在的因营养元素不均衡、毒性抑制和微生物种类较少等导致氢气产率较低的局限性,不同类型的底物厌氧共发酵制氢技术得以开发,然而现阶段仍然存在过程机理不清楚和关键工艺参数不明确等问题。本文综述了有机废弃物厌氧共发酵制氢的必要性、优点及主要影响因素,归纳了不同有机废弃物混合比、有机负荷、发酵温度、水力停留时间、初始pH以及固液比、搅拌方式和反应器类型等关键工艺参数特征及其范围,分析比较了不同有机废弃物厌氧共发酵体系的氢气浓度及产率、发酵液pH、氨氮和挥发性脂肪酸及其组成等工艺特性,总结了产氢功能菌群及其产氢特性及不稳定系统特征微生物。随后指出了目前研究存在的一些不足,并对其在底物利用范围及其预处理、过程机理、技术完善及其综合评估等方面的研究与应用前景进行了展望,为有机废弃物厌氧共发酵制氢技术的研发与应用提供依据。     

有机垃圾厌氧发酵产氢技术研究进展

分析了国内外厌氧发酵产氢的技术现状;从厌氧发酵产氢的原理和机理入手,讨论微生物、发酵过程、过程参数等对产氢效率和速率的影响;还对厌氧发酵产氢的可行性进行研究.     

发展氢能的几条途径

氢是一种高效、洁净的能源,其制取途径包括有机废弃物制氢、利用微型藻类持续大量产氢、源于植物原料制氢和新型光催化制氢。以有机废水为原料厌氧活性污泥发酵制氢的产氢能力达到每天5.7m~3/m~3;生活垃圾厌氧发酵制氢的产氢效率为49ml/kg,有望实现规模生产。目前海藻培养液的产氢效率为3ml/L,产量较低。用植物源葡萄糖为原料,在贵金属催化剂存在下可制氢,但距实用化的目标还有较远距离。以铟钽化合物为光催化剂,利用可见光可将水分解为氢和氧。     

生物制氢废水中“淘”出新能源

据报道,哈尔滨工业大学研究出生物制氢技术,该项目开发的乙醇型发酵生物制氢技术实际上是一项生物发酵产氢和高浓度有机废水处理的集成技术,在治理废水污染的同时,制取了大量的清洁能源氢气。从废弃物资源化与综合利用的角度看,该技术符合我国废水循环利用和污染物资源化的迫切需求。     

光发酵制氢的研究现状与发展

目前,氢气被视为最理想的能源载体,生物制氢技术日渐成为研究热点。光合细菌可将光能转化为氢能,成为生物制氢领域一个重要的研究方向。本文探讨了光合细菌的产氢机理,讨论了影响光合制氢的主要影响因素:如光照强度、温度、pH值等环境影响因子,菌株所处的生理状态、培养基组成(包括供氢体和氮源的种类和数量)等生物因子,概述了光发酵制氢工艺的研究现状及发展趋势,并提出了日后的研究重点。     

活性污泥处理高浓度基质发酵产氢条件的优化

以蔗糖为基质模拟有机废水,通过对活性污泥的梯度驯化,提高了活性污泥对高糖溶液的代谢能力与产氢能力,在此基础上对其产氢条件进行优化。优化后发酵条件为:厌氧发酵温度36℃,初始pH值5.0,蔗糖90 g/L,玉米浆8 mL/L,FeSO4.7H2O 20 mg/L,MgC l2.6H2O 10 mg/L,K2HPO41.0 g/L。优化后的活性污泥平均产氢速率达到565 mL/(L.h),比优化前提高了223%;比产氢率为3.04 mol/mol,比优化前提高了30%。提出了有机氮与生长因子同步添加的高效廉价培养基方案,为活性污泥厌氧发酵生物制氢技术的工业化奠定了基础。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

乙醇型发酵法生物制氢中COD浓度变化对发酵厌氧活性污泥产氢系统的影响

以糖蜜废水为底物,利用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,通过实验在乙醇型发酵情况下,维持其他参数不变,改变反应器内COD浓度,对糖蜜废水厌氧发酵生物制氢进行了研究.结果表明在一定范围内,反应器的产氢产气量随着COD浓度变化成正比,超过某一范围系统即崩溃.     

有机垃圾厌氧发酵产氢技术研究进展

利用有机垃圾产氢的研究逐渐兴起,人们利用有机垃圾产氢既可以最大程度地使有机垃圾资源化,减少环境的污染,又可以通过无污染氢气的获得改善能源市场,缓解能源的压力。分析了国内外厌氧发酵产氢的技术现状;以厌氧发酵产氢的原理和机理入手,讨论微生物、发酵过程、过程参数等对产氢效率和速率的影响;最后还对厌氧发酵产氢的可行性进行研究。     

有机垃圾厌氧发酵产氢技术研究进展

利用有机垃圾产氢的研究逐渐兴起,人们利用有机垃圾产氢既可以最大程度地使有机垃圾资源化,减少环境的污染,又可以通过无污染氢气的获得改善能源市场,缓解能源的压力。本文分析了国内外厌氧发酵产氢的技术现状;以厌氧发酵产氢的原理和机理入手,讨论微生物、发酵过程、过程参数等对产氢效率和速率的影响：最后还对厌氧发酵产氢的可行性进行研究。     

有机垃圾厌氧发酵产氢技术研究进展

利用有机垃圾产氢的研究逐渐兴起,人们利用有机垃圾产氢既可以最大程度地使有机垃圾资源化,减少环境的污染,又可以通过无污染氢气的获得改善能源市场,缓解能源的压力．本文分析了国内外厌氧发酵产氢的技术现状：以厌氧发酵产氢的原理和机理入手,讨论微生物、发酵过程、过程参数等对产氢效率和速率的影响：最后还对厌氧发酵产氢的可行性进行研究．     

碳氮质量比对发酵细菌产氢性能的影响

利用间歇培养研究了碳氮质量比对纯培养制氢工程中发酵产氢细菌产氢性能的影响。结果显示发酵液中碳氮质量比对产氢细菌Rennanqilyf3的产氢能力和生长有显著的影响。最佳的Rennanqilyf3生长和产氢能力碳氮质量比为3.3,发酵产氢代谢产物以乙醇和乙酸为主,产氢量为3.18mmol,氢气体积分数达到50.8%,葡萄糖利用率为73.2%,终pH值变化不大。碳氮质量比可以成为调控发酵制氢的工程措施之一,最佳碳氮质量比为3.0—3.5。