外源氢气连续导入沼气发酵系统原位合成甲烷的实验研究

搭建能实现外源H_2连续通入沼气厌氧发酵体系的小试装置,达到原位转化CO_2合成CH_4的目的。利用秸秆进行中温(35℃)和高温(55℃)厌氧发酵,探索外源H_2的通入对发酵过程的影响。结果表明:外源H_2的通入使得沼气产量和沼气中CH_4相对含量明显提高,但沼气产量不与外源H_2通入量成正比,外源H_2通入量以CO_2产生量的5倍为宜,此时外源H_2转化率也达到最高,平均约为86%(中温发酵)和91%(高温发酵),消耗的外源H_2几乎全部转化为CH_4;高温发酵比中温发酵更具优势。

通过外源氢气固定二氧化碳提纯沼气技术的研究进展

指出了厌氧发酵甲烷化过程中存在两条甲烷生成路径:以乙酸为底物的食酸产甲烷路径及以二氧化碳和氢气为底物的食氢产甲烷路径。有研究表明,沼气中仅30%的甲烷通过食氢路径生成,通常厌氧发酵过程中氢气不易检测到,因此氢不足很可能是造成该路径贡献小的重要原因,引入外源氢气可以在一定程度上解决这个问题。综述了通过外源氢气提纯沼气的技术原理、国内外研究进展以及氢气的引入对于整个厌氧发酵过程的影响,以期为沼气提纯技术的发展及拓展研究思路提供参考。

氢气与肠道菌群的关系研究进展

目前,氢气已被证实在多种疾病中具有显著的医学效应,然而其发挥效应的分子机制并不清楚。肠道菌群被人们看作人体的一个重要“器官”,与人类健康的关系密不可分。研究表明,人类肠道菌群中存在着大量能够进行氢气代谢的菌群,这些菌群的变化可能与多种疾病的发生发展密切相关。此外,研究还发现外源氢气干预可能通过重塑肠道菌群改善炎症性肠病、脂肪性肝病等。综述了肠道菌群的氢气代谢及其与疾病发生发展的关系以及外源氢气干预通过调节肠道菌群影响疾病进展的相关研究,希望能为致力于从肠道菌群角度研究氢气医学效应的科研工作者提供帮助。

基于外源供氢沼气生物提纯微生物及反应器开发研究进展

利用外源氢气作为电子供体对沼气进行厌氧生物提纯,具有反应条件温和、副产物少等优点,是当前国内外研究的热点。气液传质效率低是该技术发展的最大阻力,厌氧生物反应器影响耗氢产甲烷菌的生长和分布、反应底物的接触方式和接触时间,进而影响运行的稳定性和处理效果,是目前提高反应效率的研究重点。本文通过介绍基于外源供氢的沼气生物提纯原理、微生物分布的基本特征和提纯系统运行操作方式,对反应过程中反应器的主要要求进行了分析;系统综述了目前基于外源氢气的沼气生物提纯工艺中连续搅拌式反应器(CSTR)、上流式污泥反应器(UASB)和生物附着式反应器的应用研究进展,总结了基于外源氢气的沼气生物提纯技术的发展现状和各类反应器的特性,并从传质研究方法和氢气来源等方面提出了建议与展望。

外源H_2对沼气发酵体系的影响

以水稻秸秆为原料,在30L搅拌发酵罐中55℃下进行厌氧发酵产沼气实验,探索外源H_2的连续导入对发酵过程的影响。结果表明:外源H_2的导入可以实现沼气的原位提纯,CH4相对平均体积分数从69.6%可提高到94.4%(搅拌速度100 r·min^(-1)),同时CO_2相对平均体积分数从30.4%降低至5.6%(搅拌速度100 r·min^(-1));对比无搅拌的小试装置,搅拌速度为50 r·min^(-1)时,搅拌可将外源H_2的利用率从91.0%提高到93.1%,转化率从85.0%提高到96.8%;外源氢的导入可明显促进丙酸、丁酸和异丁酸的降解,可有效地避免发酵过程中VFAs的累积问题,同时搅拌的加强对发酵体系乙酸分解产CH_4和沼液中CO_2的消耗也有明显的促进作用,最终使得沼液的pH略有上升;外源H_2的通入与搅拌改变了发酵系统内的微生物群落组成比例,但并未对系统内的产CH_4微生物群落结构产生明显的影响。