厌氧产氢细菌发酵类型和生态学的研究

本文在厌氧污泥处理高浓度有机废水的基础上，为了提高厌氧产氢细菌的产氢能力，采用间歇厌氧培养实验对产氢菌群生态学进行了研究。产氢菌群生态位、生态因子和种间协同作用的研究表明，Ｏ２、ｐＨ值、ＣＯＤ浓度的变化会引起发酵类型的变化。在厌氧产氢污泥中分离纯菌，通过发酵污泥混菌与纯菌的产氢能力的比较，表明了菌群间协同作用在产氢发酵中的作用。以白糖为供氢体，混菌的最大产氢能力达８４．４ｍｌＨ２／ｇ菌体·ｈ。提出了乙醇型发酵的最优控制因素。     

牛粪产氢产甲烷联合发酵产能效率的实验研究

为了克服产氢发酵和产甲烷发酵都存在的能源转换效率低这一瓶颈,实验将产氢发酵和产甲烷发酵进行联合,以牛粪为原料,进行产氢产甲烷联合发酵产能效率的研究,以期提升整体厌氧生物处理的产能效率;在产氢发酵阶段,通过调节pH值至5.0,抑制产甲烷菌、中断产甲烷过程的手段来实现产氢发酵,使其在产生氢气的同时生成小分子有机酸及醇类等有机物,当产氢发酵结束后,将产氢余液提供给产氢产乙酸菌和产甲烷菌进行产甲烷发酵,使小分子有机酸及醇类等物质继续代谢生成甲烷;结果显示牛粪产氢产甲烷联合发酵的能源转换效率为28.15%,明显高于牛粪产氢发酵的(9.76%)以及牛粪单独产甲烷发酵的(25.8%);结果表明本实验所建立的产氢产甲烷联合发酵模式能显著提升传统厌氧生物处理的能源转换效率。     

不同金属离子对生物质发酵产氢的影响

为揭示不同金属离子在生物质发酵产氢中的作用规律,以混合菌群发酵产氢为研究对象,采用正交试验设计的方法,考察了7种金属离子对生物质发酵产氢的影响。通过对不同金属离子质量浓度及相互关系对发酵产氢影响的综合比较,获得以下结论：促进混合菌群发酵产氢的金属离子组成为：Fe2+ 20 mg/L,Zn2+ 0 mg/L,Ni2+ 1 mg/L,Mg2+ 10 mg/L,K+ 100 mg/L,Fe3+ 100 mg/L,Mn2+ 1 mg/L;H2与CO2、总产气量存在显著的正比关系,与糖利用率无直接关系;以PDB（马     

嗜热厌氧菌共培养发酵玉米秸秆产氢的研究

氢能是对环境无害且可以替代化石燃料的可持续性能源。利用嗜热厌氧菌暗发酵木质纤维素生产氢气是一种极具潜力的生物制氢技术,具有清洁、高效和可再生的优势。构建解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌共培养体系,考察两株菌株接种比例、总接种量和底物浓度对玉米秸秆发酵产氢的影响。实验结果表明,在发酵体系初始pH值7.0,培养温度60℃条件下,当解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌接种比例为3∶2,菌种总接种量为6%,秸秆浓度为15 g·L^-1时,体系产氢能力最强。此时,发酵体系产氢量累积达到65.6 mL·g^-1-秸秆,氢气含量为46.9%,最大产氢速率为1.47 mL·g^-1h^-1。     

不同磷酸盐浓度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响研究

实验以高浓度有机废水为发酵底物,接种颗粒污泥进行厌氧发酵制氢,研究不同磷酸盐浓度条件下的产氢效果。结果表明:当磷酸盐的浓度为6 mmol.L-1～8 mmol.L-1时,对有机废水制氢具有促进作用,在浓度为8mmol.L-1时,氢气含量为56.3%达到最大。随着磷酸盐浓度的增加,化学需氧量(COD)去除率和出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度也逐步提高,但当磷酸盐浓度升至10 mmol.L-1时,由于进水营养比例失衡,产氢产乙酸菌群的活性受到抑制,产气率也因此减少。     

光合细菌产氢过程中氮源利用实验

对从活性污泥中筛选出的光合产氢混合菌群进行了光合产氢实验,研究了氮源对光合细菌生长和产氢过程的影响,分析了光合产氢过程中混合菌群对氮源的利用规律。结果表明:光合细菌生长过程中对氮源有很强的选择性,无机氮源尤其是铵盐类物质最易为光合细菌所利用,有机氮源次之;以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为7 mmol/L时,菌体生长最为良好,在培养24~48 h内,(NH4)2SO4利用速率最大,最大消耗速率为0.105 mmol/L。不同种类氮源对光合产氢混合菌群产氢的影响不很明显,利用有机氮源产氢效果好于无机氮源。光合细菌以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为3.5 mmol/L时,菌体具有较强的产氢活性,光合产氢过程中氮源只在0~48 h内有少量消耗,菌体进入产氢高峰期后不再利用氮源。     

光合细菌生物制氢技术研究进展

阐述了国内外光合细菌生物制氢技术的研究进展,讨论了影响光合细菌制氢技术发展的主要因素,探索了利用生物与工程技术提高光合细菌产氢效率的有效途径和方法,指出了目前光合细菌生物制氢技术发展存在的障碍和问题,并对光合细菌生物制氢技术发展方向及趋势进行了展望.     

光合细菌混合菌群利用牛粪污水产氢实验

从自然界多处污泥中取样,采用选择性培养基初步富集出光合细菌混合菌群,采用菌体部分回流法对混合菌群进行筛选和优化,并研究了混合菌群以牛粪污水为原料的产氢特性。结果表明:从活性污泥中利用选择性培养基富集出的光合细菌混合菌群,生长快速、稳定,生长条件和产氢条件都比纯种细菌要求低。采用菌体部分回流装置筛选出了具有较高产氢活性的光合产氢混合菌群,菌体回流的最佳条件为:菌体回流时间36 h,菌体回流量30%,此时混合菌群的产氢活性较高,最大产氢速率达到28.3 m L/(L·h),平均氢气体积分数为55%。混合菌群以牛粪污水为原料产氢时,产氢持续时间216 h,平均产氢速率为11.65 m L/(L·h),原料利用率为71.48%,平均原料转化率为52.60 m L/g。     

光合-厌氧混合菌群生物共发酵产氢动力学研究

以光合、厌氧细菌混合菌群为对象,研究了混合菌群共发酵产氢过程中产氢动力学特性,建立了混合菌群生物共发酵产氢过程中关于菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。将光照因素引入混合菌群产氢动力学模型中,采用同伦摄动法(HPM)对非线性动力学模型进行求解,得到了混合菌群共发酵产氢过程中菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。通过与实验数据对比,模型与实验数据基本一致,能够很好地反映出共发酵产氢过程中产氢参数的变化趋势。对建立的3个动力学模型的动力学参数的相互关系及其敏感性进行了分析,研究发现动力学参数中最大比生长速率对模型结果的影响最大,最大比生长速率对菌体质量浓度影响的变化量达到79%,对底物质量浓度影响的变化量达到118%,对产氢量影响的变化量达到98. 4%。     

酸碱预处理对三球悬铃木落叶同步糖化发酵产氢的影响

对三球悬铃木(俗称法国梧桐)落叶酸碱预处理及其同步糖化发酵产氢工艺进行实验研究,利用修正的冈珀茨模型(Gompertz model)对产氢曲线加以拟合,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同酸碱预处理方法(添加质量分数为2%、4%、6%、8%的H2SO4和Ca(OH)2)对三球悬铃木落叶光合生物产氢性能的影响规律,优化出最佳酸碱预处理工艺条件为:稀酸预处理后的落叶试样的产氢性能优于氢氧化钙预处理后的落叶试样,其中H2SO4质量分数为4%时处理效果最佳,发酵产气中的氢气最大体积分数达66.34%,累积产氢量为369 m L,最高产氢速率11.03 m L/h。稀酸处理液可以实现3次有效回收利用。     

污泥发酵制氢技术的现状和展望

运用厌氧发酵产氢技术处理污泥制取氢气的研究在国内外已经受到了广泛的关注。本文归纳并分析了厌氧发酵生物制氢的原理、厌氧发酵产氢的途径及其影响因素,并结合国内外研究现状对该技术的应用发展前景进行了探讨。     

初始pH值对微波预处理颗粒污泥厌氧发酵制氢的影响

以高浓度有机废水为发酵底物,接种颗粒污泥进行厌氧发酵制氢,通过批量试验研究了初始pH值对经微波预处理后的颗粒污泥厌氧发酵产氢的影响.结果表明:初始pH为9.0时,产氢效果最好,此时的比产氢速率达到24.23 mmolH2·(gCOD·d)-1,COD去除率约为31％,出水挥发性脂肪酸浓度为3768 mg·L-1.     

新型太阳能恒温沼气反应罐的设计

沼气反应罐内温度对发酵起重要的作用.为了消除气候对发酵的影响,建立有机废物高效气化的发酵环境,提高沼气的产量,介绍了一种新型太阳能加热恒温沼气反应罐的结构组成及参数选择;并通过组成原理分析具体的工作过程和工作特点,说明该罐能够保持恒定的发酵温度,消除气候对发酵的影响,创造良好的发酵环境,有效地提高产气率.此反应罐的设计方便实用,有利于促进农村沼气能源技术的推广,提高农村可再生能源的利用率.     

乳酸菌分离及混菌培养对酿酒酵母乙醇发酵的影响

慕萨莱思是极富传统维吾尔族民族特色的饮品,酿酒酵母与乳酸菌的共存广泛存在于其自然发酵过程中。采用5种乳酸菌分离培养基分别从2个慕萨莱思样品中分离乳酸菌,并采用微量板半定量法对其生物膜形成能力进行检测,再将其与5株分离自慕萨莱思的酿酒酵母进行混菌培养,探索酿酒酵母对乳酸菌生物膜形成能力的影响,然后模拟慕萨莱思自然发酵检测混菌生物膜对酿酒酵母乙醇发酵的影响。结果表明:共从2个慕萨莱思样品中分离获得21株疑似乳酸菌,其中2株为生物膜形成强阳性菌株,经鉴定分别为植物乳杆菌(T1-8)和戊糖片球菌(M1-6);混菌培养后,酿酒酵母A对T1-8生物膜的形成有极显著促进作用(p0.01),酿酒酵母B和D对T1-8生物膜的形成有显著促进作用(p0.05);混菌组合A+T1-8、B+T1-8、C+T1-8、D+T1-8、B+M1-6、C+M1-6及D+M1-6组能将相应的酿酒酵母乙醇产量提高近2倍或以上。     

秸秆类生物质酶解动力学与光合生物产氢特性研究

采用类分形动力学对4种常见秸秆类生物质的酶水解过程及其光合生物产氢能力进行了实验研究,并分析了各种秸秆类生物质的光合生物产氢能力及其与产氢菌种生长之间的相关关系,得到了秸秆类生物质酶解及光合生物产氢的相关动力学方程。实验结果表明,4种秸秆类生物质的酶解效果与产氢能力从大到小依次为小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆,酶解后还原糖质量浓度分别达到了19.88、15.72、14.04、9.41 g/L,累积产氢量分别达到了515.7、362、194.8、123.95 m L,且在菌种生长的对数期产氢速率达到最大。同时,利用类分形动力学揭示了秸秆类生物质酶解动力学参数与还原糖质量浓度及累积产氢量成正比例关系,为进一步完善秸秆类生物质光合生物产氢工艺理论和技术提供了参考。     

基于响应面法的秸秆与粪便联合制氢预混工艺优化

借助Design-Expert(version 8.0)软件,采用Box-Benhnken试验设计法及响应面分析法,对食草性牲畜粪便与秸秆利用光合微生物进行联合制氢的预混工艺进行优化研究。设定三因素三水平的响应面试验,三因素为pH值、预混温度、预混时间,响应值为OD值,零点试验进行3次。使用Design-Expert软件对响应面试验数据进行回归分析,结果表明,响应面模型中二次方模型表达最准确,三因素间存在显著相关性,通过回归方程的修正得到优化后的预混工艺为：时间6.3d、pH值4.9、温度48℃,预估计最大OD值为2.6968,预测值与验证试验平均值接近。     

厌氧发酵产氢pH监控系统模糊控制的实现

pH是发酵产氢过程中非常重要的参数之一。为此,利用模糊控制算法建立厌氧发酵产氢pH值监控系统的数学模型,设计了发酵产氢过程中的pH控制系统,增加了测控过程的稳定性,提高了pH值测控的精度和效率,适应了厌氧发酵产氢的工业化生产需求,具有较好的使用价值和应用价值。     

基于农用氢能的Ag/Co-B/CTAB催化氨硼烷产氢性能研究

氢能作为推动全球能源转型的一种清洁能源,逐渐成为世界能源领域的研究热点,研究发现氢气在农业能源应用、植物信号感知等领域具有重要意义.制备了一种高效催化剂(Ag/Co-B/CTAB)用以催化氨硼烷(AB)水解制氢,通过FTIR、XRD、XPS等技术表征Ag/Co-B/CTAB催化剂的物理化学性质,分析不同温度、催化剂含量...