厌氧发酵产氢细菌的分离和鉴定及产氢特性

获得优良的产氢菌株,鉴定并研究其产氢特性,为提高其产氢能力提供基础。对样品进行预处理和葡萄糖梯度驯化处理后,采用厌氧培养技术分离单菌落,进行菌株形态学观察、生理生化试验及16S rDNA分子生物学鉴定,并采用分批式厌氧发酵研究其产氢特性。结果表明:其中产氢最优的菌株FML-C1为肠杆菌属细菌,葡萄糖为其产氢的最优碳源,氮源则以酵母粉和蛋白胨混合最佳,最适生长和产氢温度为35℃,最佳初始pH值为6.0,该条件下菌株的气相末端产物中氢体积分数达56.51%。菌株FML-C1为一株良好的厌氧发酵产氢菌,可进一步优化其产氢工艺,以提高其产氢能力。     

Optimal operation conditions for bio-hydrogen production from duckweed

Hydrogen gas is an ideal alternative fuel and produces no greenhouse gases. The dark fermentation is considered the most attractive for production of biohydrogen gas. Duckweed is an aquatic plant that has treatment properties and can be used as biomass for the fermentation to produce eventually bio-hydrogen production. This study investigated the impact of different temperature, pH, and substrate concentration on bio-hydrogen production by fermentation. Experimental tests were run flask studies in serum bottles by aim of determing the optimal operating conditions to maximize bio-hydrogen production. According to the results, concentration loading in the range 30–40 g DW/L was determined as suitable for efficient bio-hydrogen production. Different temperatures on bio-hydrogen production were compared, and 35°C was observed to be more effective than others. Moreover, pH 5.5 was determined as the optimal pH value.     

菌源处理方式对发酵产氢微生物菌群及产氢性能的影响

菌源预处理方式是影响和制约发酵生物制氢效率的关键因素之一。本文以牛粪堆肥为产氢菌源,在20 L连续流搅拌槽式反应器(CSTR)反应器中,考察了红外烘干、浸泡、红外烘干结合曝气、红外烘干结合加糖曝气四种菌源预处理方式对发酵产氢微生物菌落及产氢性能的影响。结果表明,在T为36±1℃、pH为5.0±0.1、C：N：P=500：5：1、底物浓度为10 g/L、HRT为11 h的条件下,牛粪堆肥经红外烘干处理4 h后进一步加糖曝气3天,获得最大产气速率和最大氢浓度分别为0.5089 L H₂·L·h) ^-1和55.5%。通过PCR-DGGE指纹图谱分析对不同菌源预处理条件下发酵产氢系统中微生物群落结构的变化信息进行了比较分析。产氢验证实验表明：在最佳产氢条件下,以红外烘干结合加糖曝气预处理的牛粪堆肥为产氢菌源,以蔗糖为底物,得到的最大氢产量、氢浓度、产氢速率分别为：387.6 ml H2/g-sucrose、55.5%和0.5089 L H₂·L·h) ^-1.液相末端发酵产物中丁酸和乙酸占VFAs总量的75%以上。     

玉米秸秆生物产氢菌的分离培养及鉴定研究

以牛粪为菌种来源,利用玉米秸秆进行厌氧发酵产氢实验,在产氢效果达160 mL/h,秸秆产氢能力225 mL/g的最佳状态下,从实验中提取发酵菌液进行细菌的分离培养,并对产氢效果最好的R-3菌种进行生理生化试验研究和初步鉴定,确定产氢细菌为Clostridium sp.Fanp2.     

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.     

玉米秸秆厌氧发酵生物制氢流变学性质的研究

主要探讨了发酵液的流变性质对发酵过程的影响.实验结果表明:发酵液为非牛顿型流体,其粘度和密度由细胞浓度和发酵底物有机负荷共同决定.根据剪切和紊流程度对发酵反应的影响,确定此反应的搅拌速率为100 r/min.     

玉米秸秆预处理对厌氧发酵制氢影响的研究

为提高玉米秸秆的产氢能力,实验研究了蒸汽爆破预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理、盐酸预处理和酸化(碱化)气爆预处理5种预处理方法对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。结果表明,预处理可以将秸秆中相当一部分纤维素和半纤维素水解生成还原糖,其中质量分数为0.8%的H2SO4酸化汽爆预处理对秸秆的水解效果最好。在固-液比1∶10、H2SO4质量分数0.8%、保持微沸状态30min的处理条件下,秸秆的糖含量达到最大值24.57%,最大氢气产量为141mL/g。     

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%.     

生物制氢反应系统的启动负荷与乙醇型发酵

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,研究了COD容积负荷对生物制氢反应系统启动过程中形成的乙醇型发酵产氢能力的影响。研究表明,在污泥接种量不小于6.24 gVSS/L、启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d、水力停留时间(HRT)为6 h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.0~4.3、-440~-470mV之间等条件下,可在30 d内完成乙醇型发酵菌群的驯化,实现生物制氢反应系统的快速启动。由不同启动负荷(3.0、7.0、10.0 kgCOD/m3.d)条件下形成的乙醇型发酵菌群,在相同的运行条件下其产氢能力存在着差异。当系统容积负荷为30 kgCOD/m3.d时,由启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群比由启动负荷为3.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群产氢能力高56%。     

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％．