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.     

生物制氢反应器不同发酵类型产氢能力的比较

对生物制氢反应器乙醇型发酵和丁酸型发酵的产氢能力及其生态学特性进行了对比分析.结果表明,NADH/NAD 平衡调节是影响不同发酵类型产氢差异的主要原因.在有机负荷为40 kg/(m3.d)条件下,乙醇型产酸发酵菌群表现出较高的产氢能力,最大比产氢速率为550 m l/(gVSS.d),是丁酸型产酸发酵菌群比产氢速率的3.3倍.综合两种发酵类型特性、运行操作条件和制氢成本考虑,乙醇型发酵更适合作为生物制氢工业化生产的发酵类型.     

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。     

ABR大豆蛋白废水处理系统的产氢性能分析

以大豆蛋白生产废水为原料,对厌氧折流板反应器进行了连续流有机废水发酵产氢实验.反应器在污泥接种量为18.03 MLVSS/L,进水COD浓度为2 000 mg/L,水力停留时间为16 h及(35±1)℃等条件下启动运行,25 d后达到稳定运行状态.反应器稳定运行时,厌氧活性污泥产酸发酵系统呈现典型的乙醇型发酵特性,总产氢量为51.05 L/d左右,其中第一、第二、第三和第四格室的平均产氢量分别为12.25 L/d、15.8 L/d、13 L/d和10L/d.厌氧活性污泥乙醇型发酵的形成,主要受pH值这一环境因子的制约.     

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.     

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.     

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。     

产酸相乙醇型发酵的影响因素研究

为了提高产酸相乙酸型发酵的运行稳定性，作者采用了间歇厌氧培养实验对产酸相的发酵类型进行研究。根据对产酸相发酵机制、影响乙醇型发酵的环境因素的研究表明，产酸相启动阶段，历经丙酸型发酵、丁酸型发酵，至稳定的乙醇型发酵，而且氧气的存在与否对乙醇型发酵影响较大。文中还提出了乙醇酵的最佳运行环境。     

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.     

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.     

Magnesium improves hydrogen production by a novel fermentative hydrogen-producing bacterial strain B49

Hydrogenisaclean, effectiveandrenewableen ergy, andisanultimatereplacementforfossilhydro carbonfuelsinthefuture. Biohydrogenfromwasteisattractiveduetosimultaneousenergyrecoveryandenvi ronmentalcleanup. Biohydrogengenerationbyphoto andnon photosyntheticbacteriahasbeenstudiedexten sively[1 4]. Ingeneral, metalionsforenzymeshavetwofunctions. Oneistoserveasacofactor, whichisresponsiblefortransferringelectron, atomandfunction algroups; theotherisasanactivatortoimproveactivi tyofenzymes. Therea…     

初始条件对生物制氢反应器中顶极群落的影响

在生物制氢反应器中,研究了启动初期的容积负荷、pH和ORP对顶级群落形成的影响.在某一发酵类型的稳定生态系统未建立之前,容积负荷快速及频繁变动是导致细菌种群发生演替和发酵类型转型的直接影响因子;启动初期建立的pH和ORP与进行丁酸型发酵或乙醇型发酵种群所需生态位相似将使其在初期生态系统中就成为优势种群;在不同发酵类型变化过程中,单一生态因子适宜于某一种群时不一定能使这类细菌占优势,只有生态因子的综合效应才会引发优势种群的变迁,最终形成不同的顶极群落.     

pH对发酵系统的产甲烷活性抑制及产氢强化

为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征．在进水COD 7 000 mg／L、水力停留时间(HRT) 8 h条件下,发酵体系在pH 由65～72降低到60～65时,虽然发酵气中的甲烷体积分数逐渐减少乃至消失,但氢气体积分数一直在3％以下;当pH下降到40～50时,系统中的产酸发酵作用得到了进一步强化,挥发性发酵产物总量平均为2 052 mg／L,呈现为典型的乙醇型发酵,发酵气产量平均为26 L／d,其氢气体积分数稳定在45％左右,活性污泥的比产氢率达167 L／(g·d)．     

Hydrogen energy recovery from high strength organic wastewater with ethanol type fermentation using acidogenic EGSB reactor

The increase of global pollution and the depletionof fossil fuel reserves make research concerning alterna-tive energy resources a priority.One environmentallyacceptable,alternative energy carrier,which could ini-tially supplement or even substitute fossil fuel,is mo-lecular hydrogen,H2[1].At present,hydrogen gas ismainly produced from fossil fuels[2],which cause thegreen house effect,so alternative routes of hydrogenprod-uction that are cost effective and pollution free arestill in demand.Con…     

养殖场鸡粪废水厌氧发酵产氢性能

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(chemical oxygen demand,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15 min),发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1 781和1 082.8 mL,是未处理组的2.52和5.85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10 218 mg/L,此时氢气产量为185.1 mL/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10 218 mg/L时达到26.9%.     

Shut-cut nitrification characteristics of aerobic granule in a sequencing batch airlift reactor at low temperature

To investigate the shut-cut nitrification characteristics of aerobic granule,an aerobic granular sequencing batch airlift reactor(AG-SBAR) was carried out with mixed carbon sources of sodium acetate and glucose at 10±1 ℃.Results indicated that ammonia oxidizing bacteria was accumulated inside the aerobic granules and the reactor performed stably with shut-cut nitrification for a long term at low temperature.During the stable operation period,the effluent ammonia nitrogen concentration was maintained at 13.6 mg/L without nitrate and nitrite when the COD/N ratio was 20:1.However,the effluent concentration of ammonia nitrogen was below 0.5 mg/L with effluent nitrosation ratio of 96.7% on average when the COD/N ratio was reduced to 15:1 and 10:1.And the effluent phosphorus concentration was less than 0.4 mg/L during the stable period with the sludge retention time of 30 d.The phosphorus removal efficiency was not strongly influenced by the adjustment of COD/N ratio in this experiment.The removal efficiencies for COD,NH4+-N and PO43--P were 91.3%-94.6%,97.9%-99.7% and 97.1%-99.5%,respectively.     

混合菌种非固定化技术制氢反应器产氢效能

为了研究混合菌种非固定化技术生物制氢反应器的产氢效能，实验采用厌氧Hungate技术和MPN法，从采用混合菌种非固定化技术的生物制氢反应器厌氧活性污染中分离到210株优势发酵菌株，其中18株为产氢细菌（HPB）。实验结果表明，主要决定反应器产氢效能的因素是反应器内HPB的数量和活性。采用混合菌种非固定化技术可以充分发挥HPB的产氢活性，但是由于反应器内HPB的数量和比例不高，大大制约了混合菌种非固定技术生物制氢反应器效能的充分发挥。针对这一结论，提出采用有自絮凝能力的高效产氢细菌进行快速启动和投加高效产氢菌株的方法提高生物制氢反应器的产氢效能。     

生物反应器连续乙醇发酵研究

本文报道了一种新型填充床固定化酵母细胞生物反应器的连续乙醇生产.研究了停留时间对乙醇产量、残糖量、乙醇生产能力和反应器效率的影响。实验结果表明:该固定化酵母细胞生物反应器在发酵率、乙醇生产能力和反应器效率上具有显著提高。