高浓度有机质驯化活性污泥对比产氢率的影响

利用驯化的活性污泥降解蔗糖制取氢气,设计了间歇浓度梯度驯化方案,驯化后不同来源活性污泥的糖代谢速率和产氢速率均有显著提高,使初始含糖量为76～84g/L(实际约6 6kgCOD/m3 ·d)培养液的比产氢率超过了含糖4 0g/L的低浓度培养液的比产氢率而无抑制现象。其中啤酒厂厌氧活性污泥、啤酒厂排污处污泥及南京城市排水沟污泥的蔗糖消耗率均达到85 %以上;比产氢率分别达2 2 4、2 35和2 14molH2 /mol蔗糖。揭示了高浓度有机质的活性污泥间歇浓度梯度驯化过程中糖代谢速率和产氢能力的演变规律,其适用于相当多的驯化活性活泥降解高浓度有机废液,以提高单位产氢能力。

餐厨垃圾发酵产氢中比产氢率与pH值的关系

采用经热(80℃,15 min)预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了在600 W、4 min微波预处理条件下,餐厨垃圾中温批式发酵产氢中比产氢率与pH值的关系。结果表明:餐厨垃圾发酵产氢的延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积分数分别为4.03 h、18.58 mL/(gVS.h)、254.89 mL/gVS、54.6%,具有较高的产氢能力;在餐厨垃圾的发酵产氢体系中,pH值与比产氢率之间存在着非常密切的关系。随着餐厨垃圾发酵酸化的进行(pH值降低),同一时刻与之相对应的比产氢率先增大,而后逐渐变小。根据发酵过程中比产氢率与pH值的变化及pH模型,求得动力学常数Rmax、KH、KOH的值分别为21.9 mL/(gVS.h)、1.63×10-5mo1/L和1.45×10-6mol/L(回归系数为0.773 0),并求得餐厨垃圾连续发酵产氢的最佳pH值为5.31。

不同预处理方法对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响

对种泥进行预处理,能去除不产芽孢的耗氢菌,可以达到加快有机废水发酵生物制氢系统启动进程,提高污泥产氢效能的目的.为寻求适宜的种泥预处理方法,利用摇瓶发酵实验,考察城市污水处理厂好氧活性污泥分别经酸、碱、热、曝气、CHCl3和二溴乙烷磺酸钠(BES)预处理后,其利用葡萄糖发酵产氢的特性.结果表明,在初始pH 7.0、葡萄糖质量浓度10 g/L、MLVSS接种量2 g/L条件下,35℃培养42 h,经酸预处理的种泥表现出最好的发酵产氢性能,其葡萄糖的氢气转化率达1.51 mol/mol,污泥的比产氢率为27.29 mmol/g.不同的预处理方法能引起不同的发酵类型,经酸、碱预处理的发酵体系,表现为丁酸型发酵;经曝气、BES预处理的发酵体系,表现为乙醇型发酵;经热、CHCl3预处理的发酵体系,呈现为混合酸发酵特征.

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸作用及其控制

为提高厌氧活性污泥发酵生物制氢反应系统的产氢效能，以CSTR的运行为基础，通过系统活性污泥的间歇培养试验，探讨了同型产乙酸菌群对发酵制氢系统产氢效能的影响，并以CHCl3和二溴乙烷磺酸钠（BES）为抑制剂，研究了抑制同型产乙酸菌群活性的方法。结果表明：CSTR发酵产氢系统中，存在较强的同型产乙酸作用，是导致发酵气氨含量较低的主要原因；向反应体系中投加0．1％～1．0％（wv）的CHCl3，可有效抑制同型产乙酸作用；在初始葡萄糖浓度5000mg／L、pH=7．0、污泥接种量1．6gMLVSS／L等条件下，CHCl3加入量为O．5％时，活性污泥的比产氢速率可达8．9mmolH2／gMLVSS，是不加抑制剂反应体系的2倍。10mmol／L剂量的BES，不仅对同型产乙酸菌无抑制作用，且可削弱CHCl3的抑制效果。

预处理温度对活性污泥发酵产氢特性的影响

为寻求适宜的种泥热处理方法,利用摇瓶发酵实验,考察了城市污水处理厂好氧活性污泥分别经65、80、95、110℃热处理30min后,其利用葡萄糖发酵产氢的特性。结果表明:在初始pH=7.0、葡萄糖浓度10g/L、接种量2gMLVSS/L条件下,35℃培养72h,经65℃和95℃处理的种泥表现出较好的发酵产氢性能,其葡萄糖的氢气转化率分别达到1.08和1.11mol/mol,污泥的比产氢率分别为8.36和9.05mmol/gMLVSS;经65℃预处理的种泥发酵体系,表现为丁酸型发酵,其葡萄糖降解率和最大产氢速率分别高达82%和11.29mL/h,而经95℃预处理的种泥发酵体系则呈现混合酸发酵特征,其葡萄糖转化率和最大产氢速率分别仅为76%和4.45mL/h。

不同热处理时间对污泥厌氧发酵产氢的影响

为寻求适宜的污泥热处理方法富集产氢菌群，利用摇瓶发酵试验，考察了城市污水处理厂活性污泥在65℃下经不同时间的热处理后，其利用葡萄糖发酵产氢的特性。结果表明，在初始葡萄糖浓度为10 g/L，接种量为1．6 g/L（以MLVSS计）， pH为7．0条件下，35℃培养64 h，经65℃热处理15和30 min的种泥发酵系统表现出较好的发酵产氢性能，其氢气转化率分别为1．06和1．09 mol/mol（以葡萄糖计），比产氢率分别为8．2和8．4 mmol/g（以MLVSS计）。不同热处理时间下种泥中的微生物种群存在差异，各发酵体系形成了具有不同产酸发酵产氢功能的顶级群落，其中经15～75 min热处理的种泥发酵体系表现为丁酸型发酵特征；而经90～120 min热处理的种泥发酵体系则呈现混合酸发酵特征。

Fe^(2+)浓度对生物产氢动力学的影响

研究了Fe2+在0~1 500 mg/L范围内对混合细菌发酵产氢动力学的影响.结果表明,以葡萄糖为底物,在35℃和初始pH为7.0时,当Fe2+浓度为0~300 mg/L时,混合细菌发酵葡萄糖的最大累积产氢量和平均产氢速率都随着Fe2+浓度的增加而增加;当Fe2+浓度为300 mg/L时,最大累积产氢量和平均产氢速率最高,分别为302.3 mL和30.0 mL/h.当Fe2+浓度为0~350mg/L时,比产氢率随着Fe2+浓度的增加而增加,当Fe2+浓度为350 mg/L时,最大比产氢率为311.2 mL/g.修正的Logistic模型能很好地描述累积产氢量随时间的变化规律.修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述Fe2+浓度对平均产氢速率的影响.

丁酸梭菌YM-83产氢影响因素的研究

丁酸梭菌是一株厌氧发酵产氢细菌,可以参与高浓度有机废水的厌氧发酵过程,在降解高浓度有机废水的同时制取氢能源。为了确定L-cys和金属离子对丁酸梭菌YM-83产氢能力的影响,文章通过间歇实验对其进行产氢培养优化,确定其最适产氢的L-cys和金属离子浓度。研究结果表明,丁酸梭菌YM-83的最适生长和产氢的L-cys浓度均为1.0 g/L,最适生长和产氢的Mg2+浓度均为0.15g/L,最适生长和产氢的铁元素类型均为Fe2+,其最适浓度均为0.2 g/L。在此条件下,获得的最大比产氢率为2.15 mol H2/mol glucose,单位体积产氢量为5360 mL/L culture,细胞干重为1.04 g/L。丁酸梭菌YM-83是一株产氢能力良好的厌氧发酵产氢细菌,可以实现厌氧发酵的高效产氢。