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.     

能源草酶解光合生物制氢实验研究

利用王草、象草、柳枝稷、紫花苜蓿这4种常见能源草的纤维素酶酶解液作为产氢底物,对其光合生物制氢性能进行了实验研究,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,对比了不同类型能源草的产氢能力,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,验证了能源草作为光合制氢原料的技术可行性。结果表明,当产氢工艺条件为光合细菌接种量30%、温度30℃、光照度2 000 lx、发酵时间120 h时,紫花苜蓿产氢性能最好,王草次之,而象草和柳枝稷的产氢性能较差。王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的累积产氢量分别为75.3、27.2、26.1和81.6 m L,最大产氢速率分别为7.83、3.5、4.33、14.75 m L/(h·L)。     

微槽透光板式光合制氢反应器连续产氢性能研究

从增加反应器中光合细菌的细胞持有量并强化光能利用和底物传输的角度出发,构造了新型的微槽透光板式光合制氢反应器。通过沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)的连续流产氢实验研究表明:当以葡萄糖为碳源底物时,在反应器光波长为590 nm、光照强度为9 W/m2、进口底物浓度为55 mmol/L、流速为960 m L/h运行工况下,产氢速率、底物降解效率和光能转化效率均有显著增加,分别达到1.17 mmol/(L·h)、77.5%和20.15%。研究表明,选择与光合细菌产氢代谢相适应的光波长和光照强度以强化光合磷酸化过程,并通过传质强化以促进底物的传输,是提高连续流光合制氢反应器产氢性能的有效方法。     

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。     

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%。     

光合微生物制氢技术的研究进展

介绍了目前制氢的主要方法，光合微生物制氢被认为是最具潜力的氢能生产技术之一。论述了光合微生物的产氢机制，讨论了影响光合微生物放氢的主要因素，如光、菌株特性、氢供体等。综述了光合微生物制氢研究现状和发展方向，分析了光合微生物制氢技术所面临的问题，提出了一些解决方案。     

二相UASB工艺微生物生态学的研究

采用Hungate严格厌氧操作技术,以人工葡萄糖配水为基质,对二相UASB,工艺的微生物生态学特性进行了初步研究。产酸相中,发酵细菌占优势,达10~7个/ml,比产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌高2～3个数量级。产甲烷相中,发酵细菌,产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌含量相差不大(约10~8个/ml),因此,产甲烷相的建立依赖于三大类微生物类群的良好代谢平衡。与对照的单相UASB反应器相比,二相UASB工艺的产甲烷相反应器产氢产乙酸细菌量较高,发酵细菌量较低,产甲烷细菌量则非常接近。这种细菌生态分布的差异,可能是导致反应器运行稳定性不同的原因之一。     

高效产氢发酵细菌在不同气相条件下产氢

气相条件是影响高效产氢细菌产氢能力的重要生态因子之。间歇实验结果表明，空气中的氧分子是抑制高效产氢细菌－B49生长发酵的直接原因，二氧化碳也对B49的发酵产氢产生很大的抑制作用，而以氮气和氩气为气相能使B49发挥较高的产氢能力，氮气很可能对B49的发酵产氢有一定的促进作用。     

微槽透光板式光生物制氢反应器底物操作参数优化

从连续流产氢的目标出发,采用在高导光性载体表面刻制微槽的方法,构造了具有高比表面积的微槽透光板式光生物制氢反应器,完成了光合细菌的快速成膜并实现细胞固定化。用Box-Behnken的响应曲面分析方法,对影响微槽透光板式光生物制氢反应器连续流产氢性能的相关底物操作参数进行了3因素3水平的实验。结果表明,对反应器产氢速率的单因素影响显著顺序依次为水力停留时间、初始pH值和初始底物浓度。对反应器产氢速率具有显著交互作用的影响因素是初始底物浓度和初始pH值。当初始底物浓度、水力停留时间和初始pH值分别为54.3 mmol/L、21.5 h和7.1时,微槽透光板式光生物制氢反应器的产氢速率达到最大值2.242 mmol/(L·h)。     

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。     

沼气两步发酵工艺微生物生态学的研究

本文比较研究了常温下猪粪沼气两步发酵法和常规发酵法对沼气发酵四大微生物功能菌群(发酵细菌群、同型产乙酸细菌群、产氢产乙酸细菌群和产甲烷细菌群)的影响,测定结果表明,在两步发酵法中,产酸槽甲烷菌低于产甲烷罐近两个数量级,而其它细菌群数量相近。结合工艺研究的分析,初步揭示了工艺分段对沼气发酵微生物食物链影响的实际状况。     

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。     

产氢产乙酸菌与产甲烷菌互养培养物的分离

从豆制品废水厌氧发酵液分离到氧化丁酸盐的两种细菌的互养培养物,其中氧化丁酸盐的产氢产乙酸细菌与已报道的沃氏互养单胞菌(Syntrophomonas wolfei)相似。细胞杆状,微弯,两端稍尖,在凹陷侧有多根鞭毛,与其相伴生活的用氢菌是在发酵器中与其共同生存的一种产甲烷球菌。     

沼气发酵过程中主要细菌群消长规律的研究

在以纤维素物质为主要原料的沼气发酵过程中,厌氧性纤维分解菌、产氢细菌和产甲烷菌都起着重要的作用。搞清这几类菌的生命活动规律及对沼气发酵的影响,将为调节发酵过程,提高沼气产气率,提供理论依据。为此,我们进行了沼气发酵不同阶段厌氧性纤维分解菌、产氢细菌、产甲烷菌的消长规律以及与纤维素分解强度、沼气产气量之间相互关系的研究。     

光合细菌制氢反应料液中光衰减规律研究

在使用白炽灯为光源的条件下,调整距离使反应器表面光照度为2000 Lx,恒温30℃厌氧条件培养光合细菌,从反应器中分别取24 h,48 h,72 h,96 h,120 h,144 h,168 h的反应液作为测试样品在光径测试装置中测定光在其中的衰减规律.结果表明:当反应液接种量为5%进行连续培养和产氢时,随着反应液中菌体浓度的增强可见光在反应液中的透过性逐步降低.光合细菌培养液在第72时菌体浓度达到最大,反应液对可见光的吸收也达到最大,可见光在通过12 cm的距离时光照强度由13000 Lx衰减到1000 Lx.     

光合细菌的特性及其在废水处理中的应用

本文系统综述了光合细菌的生理生化特征,并介绍了光合细菌法在废水处理中的应用和研究进展.     

奶牛粪便沼气发酵液中各类细菌数量的测定

从半连续进料的奶牛粪二级常温沼气发酵池,连续稳定运行一年后的的发酵液中,采用Hungate厌氧操作技术,进行发酵各阶段细菌类群数量的测定。以十倍稀释法,分别采用相应培养液,以最大概率数(MPN)法计算三个类群细菌的数量。以氢、乙酸和甲烷的形成作为三个类群细菌生长的指标。每毫升发酵液中发酵性细菌的数量为5.37×10~(10),产氢产乙酸细菌的数量为2.41×10~8,产甲烷细菌的数量分别为8.96×10~5(液体培养法)和1.15×10~6(滚管法)。     

应用于废水处理的光合细菌优化培养和生长动力学研究

本文对应用于废水处理的光合细菌的培养最适温度、光照、pH值、溶解氧等条件进行了较系统的研究,通过正交实验,得出光合细菌生长的最适条件为光照强度3000Lx、微好氧、30℃、pH 7.0.在此基础上,建立了光合细菌在模拟味精废水条件下,以乙酸钠为底物时的生长动力学模型,其参数为饱和常数Ks为0.23 g·L-1,最大比生长速率为0.04 h-1.试验结果表明,该模型能够较好地描述废水处理光合细菌的生长情况.